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EP4494756A1 - Apparatus and laboratory device for incubating multiple patient samples using multiple incubation vessels - Google Patents

Apparatus and laboratory device for incubating multiple patient samples using multiple incubation vessels Download PDF

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Publication number
EP4494756A1
EP4494756A1 EP23186403.4A EP23186403A EP4494756A1 EP 4494756 A1 EP4494756 A1 EP 4494756A1 EP 23186403 A EP23186403 A EP 23186403A EP 4494756 A1 EP4494756 A1 EP 4494756A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
units
incubation
control unit
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23186403.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Kolja PETTER
Alexander MALZKUHN
Björn REHM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Euroimmun Medizinische Labordiagnostika AG
Original Assignee
Euroimmun Medizinische Labordiagnostika AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Euroimmun Medizinische Labordiagnostika AG filed Critical Euroimmun Medizinische Labordiagnostika AG
Priority to EP23186403.4A priority Critical patent/EP4494756A1/en
Priority to US18/777,967 priority patent/US20250027968A1/en
Priority to CN202410972402.1A priority patent/CN119331725A/en
Publication of EP4494756A1 publication Critical patent/EP4494756A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
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    • B01F35/22Control or regulation
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    • G01N2035/1027General features of the devices

Definitions

  • the invention relates to a device and a laboratory machine for incubating several patient samples using several incubation vessels.
  • Incubation is understood here as bringing a patient sample into contact with one or more liquids of a so-called assay or diagnostic assay. For this to happen, the patient sample must not only be brought into contact with one or more such liquids of an assay for a short time, but the corresponding incubation vessel must hold the patient sample and other liquids for a certain period of time.
  • the incubation vessel is usually moved or shaken rhythmically.
  • the incubation vessel can also preferably be exposed to a predetermined temperature, which then prevails inside the incubation vessel.
  • the object of the present invention is to further increase the degree of automation so that an incubation of several patient samples in corresponding or respective incubation vessels can take place at least partially simultaneously.
  • the object of the invention is achieved by a device according to claim 1 and a laboratory machine according to claim 11.
  • the device according to the invention for incubating several patient samples has a first unit with respective, i.e. several, receptacles for respective incubation vessels as well as a second unit with respective, i.e. several, receptacles for respective incubation vessels.
  • Both units are mounted so that they can move in their respective positions along a common linear guide axis.
  • the device further comprises respective sensors for providing respective sensor signals, wherein the respective sensor signals each indicate one of the respective location positions of a respective unit.
  • the device has respective magnetic drives or magnetic drive units, which are each designed to effect or bring about a respective change in a respective location position of a respective unit.
  • the device further comprises a control unit which is designed to control the respective magnetic drive units on the basis of the respective sensor signals in order to bring about or effect the respective changes in the respective location positions.
  • the device according to the invention provides that two units each have several incubation vessel receptacles, so that a plurality of incubation vessels can be subjected to a rhythmic movement or a shaking process at the same time. Because both units are movably mounted along the common linear guide axis, these two units can only move translationally along this axis, in particular can only be set into vibration along this axis. In particular, the two units are mounted and guided in such a way that they only have one common translational degree of freedom along the common linear guide axis.
  • the control unit can advantageously use the respective magnetic drive units to bring about a respective change in a respective position on the respective unit. If only a single unit were used for incubation, a rhythmic movement of this individual unit would affect the entire laboratory machine and thus possibly also cause other units in the laboratory machine to vibrate.
  • a mass movement of an individual unit can be compensated for by a mass movement of the second unit.
  • the control unit controls the magnetic drive units in such a way that a mass movement of the first unit is compensated for by a mass movement of the second unit. This minimizes the overall mass movement of the total mass of the units and thus also minimizes any mechanical impact on the entire laboratory machine.
  • the two units are each mounted and guided along the common linear guide axis in such a way that they only have one common translational degree of freedom.
  • a respective unit is mechanically coupled to a common base plate via a respective spring unit.
  • a respective unit together with a respective spring unit preferably forms a respective spring-mass oscillation system.
  • the control unit can thus cause the respective units to oscillate at a specific frequency via the respective magnetic drive units.
  • the control unit can utilize the frequency response of a respective spring-mass oscillation system and preferably only has to generate drive energy via the magnetic drive units in such a way that possible energy losses due to mechanical friction and/or deviations of the oscillation frequencies of the spring-mass oscillation systems from a target frequency compensate.
  • the control unit is therefore preferably designed to cause the respective units, in particular the respective magnetic drive units, to oscillate at the same frequency.
  • the control unit is further preferably designed to control the magnetic drive units in such a way that the units are each kept oscillating with a substantially equal oscillation amplitude in the direction of the linear guide axis or the translational degree of freedom.
  • the oscillation amplitudes can also be referred to as maximum oscillation amplitudes.
  • control unit is preferably designed to control the magnetic drive units using a control principle based on the sensor signals such that the resulting respective oscillation frequencies of the respective units are essentially the same and that the respective oscillation frequencies have a phase offset of essentially 180 degrees from one another.
  • the resulting respective oscillation frequencies of the respective units are the same and have a phase offset of 180 degrees from one another.
  • This configuration is particularly advantageous because compensation of a mass movement of the first unit compared to a mass movement of the second unit is then particularly optimized or enabled, so that in particular the overall effect of vibration forces of the two common units on a laboratory machine is particularly minimized.
  • control unit is designed to determine a respective current amplitude or vibration amplitude and a respective vibration frequency for a respective unit on the basis of a respective sensor signal, and also in particular to regulate both units to a common vibration amplitude and a common, identical target vibration frequency.
  • the common vibration amplitude can also be referred to as the common maximum vibration amplitude or as the maximum target vibration amplitude.
  • both units preferably have the same mass in the unloaded state.
  • the two spring units are designed such that they have the same, common spring constant.
  • both units with the respective associated spring unit have a respective spring-mass oscillation system with the same resonance frequency in unloaded state, with a target oscillation frequency of the control unit's regulation lying below this resonance frequency.
  • This design is advantageous because by loading one or both units with incubation vessels, and in particular liquids contained therein, a respective total mass of a respective unit is increased and a resonance frequency is thus reduced from the unloaded state of the system to a somewhat lower resonance frequency.
  • the target oscillation frequency of the control unit's regulation lying below the resonance frequency of one of the spring-mass oscillation systems in the unloaded state it is thus achieved that in the loaded state of the units the target oscillation frequency is close to a resonance frequency of the spring-mass oscillation systems in the loaded state of the units.
  • the respective units with their respective spring units each form identical spring-mass oscillation systems.
  • control unit is further designed to carry out a PI control based on a common, identical target oscillation frequency.
  • control unit is preferably designed to carry out a PI control based on a common, identical target oscillation frequency and a common, identical maximum oscillation amplitude for both units, wherein in particular the respective oscillation frequencies of the respective units have a phase offset of 180 degrees from one another. This design is advantageous because PI controls are particularly stable.
  • each unit has a respective heating unit.
  • This design is advantageous because it enables the desired temperatures to be achieved within the incubation vessels.
  • a laboratory machine comprising an incubation device according to the invention.
  • the laboratory machine also has a magazine with a plurality of incubation vessels.
  • the laboratory machine also has a container with patient sample liquid, a container with buffer liquid, a container with bead liquid, again comprising beads coated with antigens or antibodies, and a container with a label liquid comprising antibodies or antigens marked with a chemiluminescence label.
  • the laboratory machine is thus in particular a laboratory machine for processing a patient sample using a chemiluminescence assay for detecting a target antigen or a target antibody in the patient sample.
  • the laboratory machine has a pipetting unit which is designed to dispense at least a portion of the patient sample liquid, at least a portion of the buffer liquid, at least a portion of the bead liquid and at least a portion of the label liquid comprising the antibodies or antigens marked with a chemiluminescence label into the incubation vessels and to aspirate them from the incubation vessels.
  • the laboratory machine further comprises a gripping unit which is designed to transport incubation vessels from the magazine to the pipetting unit and to transport them from the pipetting unit into respective receptacles, to remove them from the respective receptacles and to transport them back to the pipetting unit.
  • the laboratory machine according to the invention is advantageous because, for the purpose of processing a chemiluminescence assay using antibodies or antigens marked with a chemiluminescence label as part of the assay, patient samples can be incubated or processed in respective incubation vessels in the two units according to the chemiluminescence assay.
  • a laboratory machine which has one of the embodiments of the incubation device disclosed herein.
  • the laboratory machine preferably also has a container with an enzyme for implementing a chemiluminescence reaction and also a reading unit for detecting an optical signal of a chemiluminescence reaction.
  • This design is advantageous because an optical signal of a chemiluminescence reaction can then be generated and detected automatically.
  • the magnetic drives of the device are arranged in such a way that beads contained in the bead liquid are not significantly influenced magnetically by a magnetic field of the magnetic drives.
  • beads are usually magnetizable particles in the form of metallic beads, which should not be moved by the magnetic drives in a preferred direction or a preferred location during mixing during incubation.
  • the Figure 1A shows a device V with two units E1, E2, which have respective receptacles A for respective incubation vessels.
  • the units E1, E2 are guided by linear guides LF along a common linear guide axis LFA, see Figure 1B , movably mounted.
  • a control unit SE Also shown is a control unit SE.
  • the units E1, E2 are mounted on a common base plate GP by means of the linear guide elements LF.
  • the Figure 1B shows a detailed view of the unit E1 as well as the linear guide elements LF and the base plate GP outlined in dash-dot lines.
  • the receptacles A are intended to accommodate the respective incubation vessels.
  • a detailed view is shown in the Figure 7A in an orthogonal sectional view, in which a cross-section through the receptacles A is visible as well as an incubation vessel IG introduced into a receptacle A.
  • a corresponding perspective view of such a sectional view is shown in the Figure 7B can be seen, whereby the incubation vessel IG was also placed in a receptacle A.
  • the Figure 2 shows a preferred embodiment of the device V.
  • the units E1, E2 are mounted on a base plate GP along a common linear guide axis LFA by means of linear guide units LF1, LF2.
  • the units E1, E2 have respective receptacles A for respective incubation vessels IG.
  • the units E1, E2 have respective heating units H1, H2.
  • a spring unit FE1 preferably has two spring elements F11, F12.
  • a spring unit FE2 preferably has two spring elements F21, F22.
  • respective sensor signals SIG1, SIG2 can be provided, each of which indicates one of the respective location positions of the respective units E1, E2.
  • the respective sensors S1, S2 preferably detect respective magnetic fields which were generated by respective magnets M1, M2.
  • a principle for this is in the Figure 5A shown, wherein a sensor S1, S2 is designed in particular as a Hall sensor, so that a translational movement along the linear guide axis LFA of a magnet M1, M2 can be detected.
  • a magnet M1, M2 is in particular a diametrical magnet.
  • the magnets M1, M2 are preferably aligned or positioned centrally in the rest position relative to the respective sensors S1, S2.
  • the Figure 5B shows a characteristic field KLF, where in an upper right quadrant I a position OP is specified in millimeters, which follows a corresponding sine curve SN1 during a mechanical oscillation.
  • a position OP is specified in millimeters, which follows a corresponding sine curve SN1 during a mechanical oscillation.
  • the resulting magnetic field of the sensor magnet M1, M2 is shown in an upper left quadrant II .
  • a linear range LB of the corresponding characteristic curve KL2 of the magnetic field a linear conversion of the position OP can be used, so that in the lower left quadrant III a corresponding Hall voltage is then obtained, which can be converted into a corresponding electrical signal or a corresponding voltage U as a sine curve SN2 according to the lower right quadrant IV.
  • Such a voltage signal U can then be used as a corresponding signal SIG1, SIG2 according to the Figure 2 provided to the control unit SE.
  • the control unit SE can control respective magnetic drive units MA1, MA2 by means of respective control signals AS1, AS2.
  • a respective control signal AS1, AS2 is preferably a pulse width modulated signal PWMS, as in Figure 8C
  • the voltage U of the pulse width modulated signal PWMS is plotted on the y-axis.
  • Such a PWMS signal is present at an output or an interface of the control unit, which preferably has a microcontroller.
  • the maximum signal level of such a pulse width modulated signal PWMS is preferably 3.3 volts.
  • pulse width modulated signal PWMS is given as a control signal AS1, AS2 to an inverter WR1, WR2, which is connected to a respective coil SP1, SP2, then a corresponding sinusoidal current signal SISIG is produced by the coil, as in Figure 8C
  • the current intensity I of the current signal SISIG is also plotted in amperes on the y-axis. A corresponding magnetic field signal in the vicinity of the coil then results from such a current signal SISIG.
  • the pulse width modulated signal PWMS and the current signal SISIG can in particular have a phase offset from one another.
  • Such a corresponding magnetic field can then be used so that a respective magnetic drive unit MA1, MA2 moves a respective magnetizable connection plate or return plate AP1, AP2 along the linear guide axis LFA.
  • a respective magnetic drive unit MA1, MA2 moves a respective magnetizable connection plate or return plate AP1, AP2 along the linear guide axis LFA.
  • magnetization of a connection plate AP1, AP2 by the magnetic drive units MA1, MA2 leads to changes in the respective positions of the respective units E1, E2.
  • a respective unit E1, E2 therefore has a respective connection plate or return plate AP1, AP2, which can be attracted or repelled by a respective magnetic drive unit MA1, MA2.
  • a respective unit E1, E2 forms a spring-mass oscillation system, whereby in particular the respective units E1, E2 are mechanically coupled to a common base plate GP via the respective spring assemblies FE1, FE2.
  • the units E1, E2 are coupled to the common base plate GP via the spring units FE1, FE2, it is therefore in principle possible for both units E1, E2 to move along the linear guide axis LFA or the translational direction TR in such a way that their respective movements run in opposite directions or are offset by 180 degrees and thus these respective movements compensate for one another.
  • the spring units FE1, FE2 are preferably formed by compression springs F11, F12, F21, F22.
  • a unit E1, E2 preferably has a mass of 2.5 kg.
  • a spring unit FE1, FE2 preferably has a spring constant of approximately 11 N/mm 2 to 12 N/mm 2 .
  • a unit E1, E2 preferably carries out a sinusoidal oscillation, which in the Figure 8A is shown.
  • the y-axis shows the oscillation amplitude or position in millimeters and the x-axis shows the time in seconds.
  • the design as a spring-mass oscillation system with a magnetic drive is more energy efficient than a purely magnetically driven system.
  • controlling the magnetic drives through the control unit would require more drive energy to change the position in order to generate an oscillation.
  • a spring-mass oscillation system can initially be set into oscillation and then only energy needs to be applied to maintain the oscillation.
  • FIG. 3 shows once again a special sectional view of a preferred embodiment of a device V with a unit E1 and corresponding receptacles A, wherein the unit E1 is mechanically coupled to the base plate GP via the spring unit FE1.
  • the control unit SE controls the oscillating magnet having a coil SP1 and an inverter WR1.
  • the return plate AP1 can thus be influenced to influence an oscillation frequency of the unit E1 using the resulting magnetic field of the coil SP1. In particular, mechanical friction losses are minimized in order to maintain the oscillation frequency or target oscillation frequency.
  • the units E1, E2 can be heated to 37 degrees Celsius using the heating units H1, H2.
  • a unit E1, E2 has 100 receptacles A for reaction vessels or incubation vessels IG.
  • the incubation plates are set in vibration.
  • the target frequency of such vibration is preferably 16 Hz to 17 Hz and the vibration amplitude is preferably 1 mm.
  • the magnetic beads contained in the reagents or the bead liquid have a higher density than a liquid in which the beads are located within the incubation vessels. Therefore, the frequency and amplitude of the oscillation prevent sedimentation of the beads, but preferably at the same time allow an incubation vessel to be picked up by a gripping unit during operation.
  • the proposed laboratory machine LA is therefore preferably a so-called random access device, in which a gripping unit G can insert incubation vessels IG into corresponding receptacles A and also remove them again during ongoing operation or during continuous oscillation of the units E1, E2 of the device V.
  • the incubation vessel IG can continue to carry out minimal movements in a receptacle A and in the translational direction during the gripping process, which are generated in particular by a movement of the units E1, E2, until in particular an incubation vessel IG has been removed so far upwards from the receptacle A until in particular sufficient distance has been created between the chronically converging lower area UB of the incubation vessel IG and the side walls SAE of the receptacle Ae, see also Figures 7A and 7B .
  • the Figure 8B shows a frequency response in the form of a characteristic curve LK for a case in which a unit E1, E2 is unloaded.
  • a frequency f in Hertz is plotted on the x-axis and a standardized frequency response N(f) on the y-axis.
  • a frequency response in the form of a characteristic curve VK is shown for the case in which a unit E1, E2 is fully loaded with full incubation vessels.
  • a target frequency ZF is provided, which is lower than the resonance frequency RF1.
  • a corresponding characteristic curve is provided as the characteristic curve VK.
  • the characteristic curve VK shows for example, a frequency response with a resonance frequency RF2 for the case that the incubator or the unit E1, E2 is fully loaded with incubation vessels containing corresponding reagents.
  • the case that further masses or mass elements in the form of the incubation vessels can be located in the units E1, E2 is advantageously represented during the control or regulation and thus the necessary energy to maintain a corresponding target frequency ZF is further minimized.
  • the control unit SE determines control signals AS1, AS2 based on the sensor signals SIG1, SIG2 in order to control the magnetic drive units MA1, MA2.
  • the Figure 9B shows a preferred embodiment of the control unit SE, which has sub-control units SE1, SE2 and SZ.
  • the sensor signal SIG1 is received at an interface IFA.
  • the control unit SE also has an interface IFB for receiving the sensor signal SIG2.
  • the sensor signal SIG1 is prepared and processed using a sub-unit SE1. The determined quantities or signals are then provided to the central sub-control unit SZ.
  • the central sub-control unit SZ determines the control signals AS1, AS2 and makes them available at the corresponding interfaces IF1 and IF2.
  • the control signals AS1, AS2 are pulse width modulated signals, as signal PWMS in the Figure 8c
  • the control signals AS1, AS2 are synchronized with respect to their duty cycle and are only modulated in their pulse width.
  • the Figure 9A shows details of a partial control unit SE1.
  • the unit E1 is mechanically coupled to a base plate GP via the spring unit FE1 as described above.
  • the position of the magnet M1 is monitored or detected by the sensor S1.
  • the sensor S1 outputs the sensor signal SIG1 as a voltage signal.
  • the partial control unit SE1 receives the sensor signal SIG1 at the interface IFA.
  • the partial control unit SE1 derives an amplitude measurement signal ASIG1 from the sensor signal SIG1 and also preferably a frequency measurement signal FSIG1.
  • the sub-control unit SE1 on the basis of the sensor signal SIG1, also generates a calibration signal KSIG1 for providing a signal indicating a zero position during a teaching procedure before the device is finally put into operation.
  • the sensor signal SIG1 is amplified by a preamplifier VV1. This is then preferably followed by a high-pass filter HP followed by a low-pass filter TP1, so that a band-pass filter is formed. The resulting signal is then amplified by a further preamplifier VV2, so that the amplitude measurement signal ASIG1 is produced.
  • the frequency measurement signal FSIG1 can then preferably be determined from the amplitude measurement signal by means of a comparator KO.
  • the sensor signal SIG1 amplified by the preamplifier VV1 can also preferably be filtered by means of a low-pass filter TP2 in order to determine the calibration signal KSIG1.
  • the determined signals ASIG1, FSIG1, KSIG1 can then be provided to the central sub-control unit SZ SZ.
  • the determined signals ASIG1, amplitude signal, and FSIG1, frequency signal are provided to the central control unit SZ.
  • the partial control unit SE2 from the Figure 9B determines, on the basis of the second sensor signal SIG2, corresponding signals in the form of an amplitude measurement signal, a frequency measurement signal and preferably a calibration signal and also provides these to the central sub-control unit SZ. Further details are in the Figure 10 which illustrates an embodiment of the partial control unit SZ.
  • the aim of determining the control signals AS1, AS2 is that the resulting position or oscillation amplitudes of the two moving units behave as determined by the corresponding signals SIG1, SIG2 in the Figure 8D shown.
  • the sensor voltage USIG in volts is plotted on the y-axis.
  • the resulting respective oscillation frequencies of the respective units then have a phase offset of 180 degrees from one another.
  • the control unit uses the sub-control unit SE1 to determine an amplitude measurement signal or an amplitude ASIG1 as well as an oscillation frequency or a frequency measurement signal FSIG1 on the basis of the sensor signal SIG1. Furthermore, the sub-control unit SE2 determines an amplitude measurement signal or an amplitude ASIG2 as well as an oscillation frequency or a frequency measurement signal FSIG2 and preferably a calibration signal KSIG2 on the basis of the sensor signal SIG2. The control unit then determines the control signals AS1, AS2, in particular by means of the sub-control unit SZ, in such a way that both units are controlled to a common oscillation amplitude and a common, identical target oscillation frequency.
  • control carried out by the control unit SE is a control, in particular a PI control based on a common, identical target oscillation frequency.
  • the amplitude measurement signal ASIG1 is then rectified by a peak value rectifier SGR after an analog-digital conversion by an AD converter.
  • the digital signal is then converted into millimeters by a conversion unit UE1.
  • a difference formation unit DE1 receives a setpoint value of preferably 1 mm from a setpoint unit SW1 and then determines the control deviation RA1 as the difference, which is fed to a control unit RE1.
  • the control unit RE1 carries out a PI control, which preferably uses a KP value of 0.03 as the value and a value of 0.6 as the KI value.
  • a corresponding determination of a control deviation RA2 on the basis of the sensor signal ASIG2 is carried out by means of an AD converter AD, a peak value rectifier SGR and a conversion unit KE2, whereby here too the setpoint value is 1 mm, which is specified by the setpoint unit SW2, so that the difference unit RA2 determines the control deviation RA2.
  • a PI control is then carried out in the control unit RE2 with the same KP and KI values of the unit RE1.
  • the frequency measurement signal FSIG1 is provided to an average value unit MWE via a digital input DI1.
  • a setpoint unit SWF provides a setpoint of preferably 16.67 Hz, so that a difference unit DEF then determines a difference between the frequency average FMW and the setpoint as a control deviation RAF.
  • a synchronous clock generator TG controls corresponding pulse width modulators PM1 and PM2.
  • the pulse width modulator PM1 is controlled with regard to its pulse width by a signal IS1 of the amplitude control unit RE1 and a signal IS11 of the frequency control unit REF and then generates the control signal AS1.
  • the pulse width modulator PM2 is controlled with regard to its pulse width by a signal IS2 of the amplitude control unit RE2 and a signal IS22 of the frequency control unit REF and then generates the control signal AS2.
  • FIG. 7A an orthogonal sectional view is shown, in which a cross section through the receptacles A is visible as well as an incubation vessel IG introduced into a receptacle A.
  • a corresponding perspective view of such a sectional view is shown in the Figure 7B can be seen, whereby the incubation vessel IG was also introduced in a shot A.
  • the incubation vessel IG preferably tapers in a lower region UB and has a circumferential edge R in its upper region, which projects beyond the side walls SWE of the vessel.
  • the incubation vessel IG When introduced into a receptacle A, the incubation vessel IG comes to rest with its edge R on an upper side OSE of the unit E1. As a result, the incubation vessel IG is at least partially held in the receptacle A. Furthermore, the incubation vessel IG is preferably held by at least partially creating a positive connection between the receptacle A and the incubation vessel IG.
  • the Figure 6A shows an incubation vessel IG with its edge R and the side walls SWE, whereby the incubation vessel IG is held by a gripping unit G. Such a representation is also shown in an oblique view in the Figure 6B shown.
  • a first part T1 of a clamping mechanism of the gripping unit G grips the incubation vessel IG on two sides below the edge R or on the underside UR of the edge. Furthermore, a second sub-unit T2 of a clamping mechanism of the gripping unit G grips the incubation vessel by pressing this second sub-unit T2 from above onto the top OR of the edge of the incubation vessel IG by a spring unit GF.
  • the sub-units T1 and T2 of the gripping unit thus interact to generate a frictional force for holding the incubation vessel. This allows the gripping unit G to grip the incubation vessel IG.
  • FIG 4 a schematic diagram of a preferred embodiment of a laboratory machine LA according to the invention is shown.
  • the laboratory machine LA has a gripping unit G for gripping incubation vessels IG.
  • the laboratory machine LA also has a magazine MAG with several incubation vessels IG.
  • incubation vessels IG can be transported from the magazine MAG to a pipetting unit PE.
  • a pipetting base PB of the pipetting unit PE a receptacle A for receiving an incubation vessel is then provided.
  • IG is provided.
  • the pipetting unit PE can therefore accommodate an incubation vessel IG in particular in a receptacle A.
  • the laboratory machine LA also has a container B1 with a patient sample liquid PPF.
  • the laboratory machine LA also has a container B2 with a buffer liquid PUF.
  • the laboratory machine LA also has a container B3 with a bead liquid BF.
  • the laboratory machine also has a container B4 with a label liquid AF, which has antibodies marked with a chemiluminescence label or antigens marked with a chemiluminescence label.
  • the laboratory machine LA further comprises a device V according to the invention.
  • the gripping unit G is therefore further designed to bring incubation vessels IG from the pipetting unit PE into respective receptacles of the respective units E1, E2 of the device V and to remove them again, in particular to transport incubation vessels from the device V back to the pipetting unit PE.
  • the gripping unit G is preferably displaceable or movable in the X direction, Y direction and Z direction. The gripping unit G can automatically grip incubation vessels IG and also release or put them down again.
  • the pipetting unit PE has one or more pipetting needles PN, which are preferably movable or displaceable in the X direction, Y direction and Z direction. Using such pipetting needles PN, various of the liquids PPF, PUF, WF, AF can be pipetted from the containers B1, B2, B3, B4 into an incubation vessel IG or aspirated from it.
  • the laboratory machine LA preferably further comprises a reading station LS.
  • the laboratory machine LA preferably further comprises a container B5 with a liquid or trigger liquid E, which in turn comprises an enzyme for conversion in the chemiluminescence reaction.
  • the enzyme E is introduced into an incubation vessel IG by a dispensing unit DIS, which is preferably located in a receptacle A of a base BA.
  • the optical radiation or optical signal OS that is generated can preferably be detected by means of a reading unit LE.
  • a corresponding digital signal DSI can then be evaluated by a computing unit RC and preferably transmitted via a data interface of the Computing unit RC is sent via a data network.
  • the computing unit RC is preferably an integral part of the laboratory machine LA.
  • the reading station LS therefore has the reading unit LE and the computing unit RC.
  • the patient sample is in particular a liquid patient sample.
  • the patient sample liquid can have a homogeneous liquid phase.
  • the patient sample liquid is preferably a human sample taken for diagnostic examination and optionally prepared, preferably e.g. blood, preferably blood serum, urine, cerebrospinal fluid, saliva or sweat.
  • chemilumiscence methods or chemilumiscence assays are used to detect a specific antigen or target antigen or a specific antibody or target antibody in a patient sample in order to gain knowledge about a patient's possible state of health.
  • Beads in particular are used as carriers for reagents.
  • the beads can be carriers for immobilized antigens to which antibodies or target antibodies to be detected in human samples bind.
  • the beads are usually supplied in aqueous solutions and stored until use, the so-called bead liquid.
  • the beads are in particular magnetizable particles, in particular metallic, magnetizable particles.
  • an antigen-antibody complex that is immobilized on the bead.
  • this complex can be incubated with suitable reagents, in particular called a conjugate.
  • suitable reagents in particular called a conjugate.
  • label liquids containing secondary antibodies labelled with a chemiluminescence label particularly preferably in the form of acridinium.
  • This secondary antibody is preferably an anti-human antibody, preferably anti-human IgG antibody.
  • chemiluminescence laboratory machines are based on this principle, which can preferably also be a random access analyzer.
  • a solution or trigger solution with an enzyme is then added at the end of the chemiluminescence process in order to bring about a chemiluminescence reaction between the enzyme and the chemiluminescence label, so that an optical signal is generated.
  • the resulting optical signal corresponds to the antibody concentration in the patient sample and can be automatically converted into a concentration by the laboratory machine after detection.
  • the label liquid is also called conjugate liquid.
  • antibody-coated magnetic particles so-called beads
  • an antigen-specific biotinylated antibody is incubated with the patient sample and an antigen-specific biotinylated antibody.
  • the antigen is bound by both the magnetic particle-coupled antibody and the biotinylated antibody.
  • conjugate is added that binds the biotinylated antibody.
  • the reaction mixture is then mixed with the trigger solution, which induces a chemiluminescence reaction.
  • Suitable reagents are described in the prior art, for example in Ireland, D., and Samuel, D. (1989), "Enhanced Chemiluminescence ELISA for the detection for antibody to hepatitis B virus surface antigen", J. Biolum. Chemilumin., 159-163 and in “ Acridinium Esters as Highly Specific Activity Labels in Immunoassays," Clin. Chemistry 19:1474-1478 (1984 ) and in US4842997 A .
  • Inhomogeneous bead liquids pose a particular problem, for example suspensions of beads in an aqueous solution whose density is higher than that of water, so that the beads can sink to the bottom.
  • the beads can sediment in an incubation vessel.
  • such beads can easily accumulate on surfaces in the liquid phase.
  • the incubation vessels are therefore regularly moved or vibrated during incubation.
  • the bead liquid can also have an inhomogeneous phase and either comprise two immiscible or only partially miscible liquids or a solid substance in a liquid.
  • the liquid is beads in aqueous solution.
  • Such beads can be provided with biological reagents immobilized on them, e.g. polypeptides that function as antigens.
  • Various beads are available for numerous applications, predominantly based on carbohydrates (e.g. agarose) or plastics. They contain active or activatable chemical groups such as carboxyl groups, which can be used for the immobilization of reagents, e.g. antibodies or antigens.
  • the beads have an average diameter of 0.2 mm to 5 mm, 0.5 mm to 1 mm, 0.75 mm to 100 mm or 1 mm to 10 mm.
  • the beads can be coated with an antigen that binds to a diagnostically relevant antibody, or with affinity ligands, for example biotin or glutathione.
  • the liquid comprises the beads in the form of an aqueous suspension with a bead content of 10 to 90%, more preferably 20 to 80, more preferably 30 to 70, even more preferably 40 to 60% (w/w).
  • these are paramagnetic beads that can easily be concentrated on a surface using a magnet.
  • commercially available paramagnetic beads usually contain a paramagnetic mineral, for example iron oxide.
  • the buffer liquid can also be referred to as rinsing liquid.
  • Such buffer liquids or rinsing liquids are known to the person skilled in the art, in particular from EP 3 160 646 B1 .
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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Inkubation von mehreren Patientenproben unter Verwendung mehrerer Inkubationsgefäße, aufweisend eine erste Einheit mit jeweiligen Aufnahmen für jeweilige Inkubationsgefäße, sowie eine zweite Einheit mit jeweiligen Aufnahmen für jeweilige Inkubationsgefäße, wobei beide der jeweiligen Einheiten entlang einer gemeinsamen Linearführungsachse jeweils in ihrer jeweiligen Ortsposition bewegbar gelagert sind, ferner aufweisend jeweilige Sensoren zur Bereitstellung jeweiliger Sensorsignale, welche jeweils eine der jeweiliger Ortspositionen indizieren, ferner jeweilige Magnetantriebseinheiten für eine jeweilige Änderung einer jeweiligen Ortsposition, sowie ferner eine Steuereinheit, welche ausgebildet ist, auf Basis der jeweiligen Sensorsignale die jeweiligen Magnetantriebseinheiten zur Herbeiführung der jeweiligen Änderungen der jeweiligen Ortspositionen anzusteuern.A device is proposed for incubating a plurality of patient samples using a plurality of incubation vessels, comprising a first unit with respective receptacles for respective incubation vessels, and a second unit with respective receptacles for respective incubation vessels, wherein both of the respective units are each mounted so as to be movable in their respective location position along a common linear guide axis, further comprising respective sensors for providing respective sensor signals, which each indicate one of the respective location positions, further comprising respective magnetic drive units for a respective change in a respective location position, and further comprising a control unit which is designed to control the respective magnetic drive units on the basis of the respective sensor signals in order to bring about the respective changes in the respective location positions.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie einen Laborautomaten zur Inkubation von mehreren Patientenproben unter Verwendung mehrerer Inkubationsgefäße.The invention relates to a device and a laboratory machine for incubating several patient samples using several incubation vessels.

Für eine Vielzahl von technischen Verfahren auf den Gebieten der Biotechnologie, Pharmazie, Diagnostik sowie Medizin stellt sich die Aufgabe, mehrere bzw. jeweilige Patientenproben in jeweiligen Inkubationsgefäßen zu inkubieren. Eine Inkubation wird hierbei als ein Inkontaktbringen einer Patientenprobe mit einer oder mehrerer Flüssigkeiten eines sogenannten Assays bzw. Diagnostik-Assays verstanden. Hierfür muss die Patientenprobe mit einer oder mehrerer solcher Flüssigkeiten eines Assays nicht nur kurzzeitig in Kontakt gebracht werden, sondern das entsprechende Inkubationsgefäß muss für eine gewisse Zeitdauer die Patientenprobe sowie weitere Flüssigkeiten aufnehmen. Hierbei wird für eine Optimierung einer Vermischung der Patientenproben und solcher Flüssigkeiten das Inkubationsgefäß üblicherweise rhythmisch bewegt bzw. geschüttelt. Ferner kann auch vorzugsweise das Inkubationsgefäß hierbei einer vorbestimmten Temperatur ausgesetzt werden, welche dann innerhalb des Inkubationsgefäßes herrscht.A large number of technical processes in the fields of biotechnology, pharmacy, diagnostics and medicine have the task of incubating several or respective patient samples in respective incubation vessels. Incubation is understood here as bringing a patient sample into contact with one or more liquids of a so-called assay or diagnostic assay. For this to happen, the patient sample must not only be brought into contact with one or more such liquids of an assay for a short time, but the corresponding incubation vessel must hold the patient sample and other liquids for a certain period of time. In order to optimize the mixing of the patient samples and such liquids, the incubation vessel is usually moved or shaken rhythmically. Furthermore, the incubation vessel can also preferably be exposed to a predetermined temperature, which then prevails inside the incubation vessel.

Für derartige Zwecke ist es aus logistischen Gründen und auch wirtschaftlichen Gründen erstrebenswert, einen Automatisierungsgrad solcher Inkubationsvorgänge zu erhöhen.For such purposes, it is desirable to increase the degree of automation of such incubation processes for logistical and also economic reasons.

Bekannt sind Vorrichtungen, bei welchen ein einzelnes Inkubationsgefäß in eine Halterung eingebracht wird und wobei dann durch eine automatisierte Bewegung der Halterung eben auch das Inkubationsgefäß rhythmisch bewegt bzw. geschüttelt wird.Devices are known in which a single incubation vessel is placed in a holder and in which the incubation vessel is then rhythmically moved or shaken by an automated movement of the holder.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Automatisierungsgrad weiter zu erhöhen, so dass eine Inkubation von mehreren Patientenproben in entsprechenden bzw. jeweiligen Inkubationsgefäßen zumindest teilweise gleichzeitig stattfinden kann.The object of the present invention is to further increase the degree of automation so that an incubation of several patient samples in corresponding or respective incubation vessels can take place at least partially simultaneously.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach dem Anspruch 1 sowie einen Laborautomaten nach dem Anspruch 11.The object of the invention is achieved by a device according to claim 1 and a laboratory machine according to claim 11.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Inkubation von mehreren Patientenproben weist eine erste Einheit mit jeweiligen, also mehreren, Aufnahmen für jeweilige Inkubationsgefäße auf sowie eine zweite Einheit mit jeweiligen, also mehreren, Aufnahmen für jeweilige Inkubationsgefäße.The device according to the invention for incubating several patient samples has a first unit with respective, i.e. several, receptacles for respective incubation vessels as well as a second unit with respective, i.e. several, receptacles for respective incubation vessels.

Beide Einheiten sind entlang einer gemeinsamen Linearführungsachse jeweils in ihrer jeweiligen Ortsposition bewegbar gelagert.Both units are mounted so that they can move in their respective positions along a common linear guide axis.

Die Vorrichtung weist ferner jeweilige Sensoren zur Bereitstellung jeweiliger Sensorsignale auf, wobei die jeweiligen Sensorsignale jeweils eine der jeweiligen Ortspositionen einer jeweiligen Einheit indizieren.The device further comprises respective sensors for providing respective sensor signals, wherein the respective sensor signals each indicate one of the respective location positions of a respective unit.

Ferner weist die Vorrichtung jeweilige Magnetantriebe bzw. Magnetantriebseinheiten auf, welche jeweils ausgebildet sind, eine jeweilige Änderung einer jeweiligen Ortsposition einer jeweiligen Einheit zu bewirken bzw. herbeizuführen.Furthermore, the device has respective magnetic drives or magnetic drive units, which are each designed to effect or bring about a respective change in a respective location position of a respective unit.

Schließlich weist die Vorrichtung ferner eine Steuereinheit auf, welche ausgebildet ist, auf Basis der jeweiligen Sensorsignale die jeweiligen Magnetantriebseinheiten zur Herbeiführung bzw. Bewirkung der jeweiligen Änderungen der jeweiligen Ortspositionen anzusteuern.Finally, the device further comprises a control unit which is designed to control the respective magnetic drive units on the basis of the respective sensor signals in order to bring about or effect the respective changes in the respective location positions.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht es vor, dass zwei Einheiten jeweils mehrere Inkubationsgefäßaufnahmen aufweisen, so dass eine Mehrzahl an Inkubationsgefäßen zeitgleich einer rhythmischen Bewegung bzw. einem Schüttelvorgang ausgesetzt werden können. Dadurch, dass beide Einheiten entlang der gemeinsamen Linearführungsachse bewegbar gelagert sind, können diese beiden Einheiten sich nur entlang dieser Achse translatorisch bewegen, insbesondere nur entlang dieser Achse in Schwingung versetzt werden. Insbesondere sind die beiden Einheiten also in der Weise gelagert und geführt, dass sie nur einen gemeinsamen translatorischen Freiheitsgrad entlang der gemeinsamen Linearführungsachse besitzen. Hierdurch ist es prinzipiell möglich, dass die Massebewegungen der beiden Einheiten mit den darin befindlichen Inkubationsgefäßen nicht ungeordnet oder chaotisch stattfinden, sondern eben nur entlang der gemeinsamen Linearführungsachse, so dass prinzipiell diese beiden Massebewegungen sich gegenseitig kompensieren können, insbesondere wenn die Vorrichtung in einen gesamten Laborautomaten eingebaut wird.The device according to the invention provides that two units each have several incubation vessel receptacles, so that a plurality of incubation vessels can be subjected to a rhythmic movement or a shaking process at the same time. Because both units are movably mounted along the common linear guide axis, these two units can only move translationally along this axis, in particular can only be set into vibration along this axis. In particular, the two units are mounted and guided in such a way that they only have one common translational degree of freedom along the common linear guide axis. This makes it possible in principle for the mass movements of the two units with the incubation vessels located therein to not take place in a disorderly or chaotic manner, but only along the common linear guide axis, so that in principle these two mass movements can compensate for each other, in particular if the device is installed in an entire laboratory machine.

Dadurch, dass die Steuereinheit auf Basis der jeweiligen Sensorsignale der jeweiligen Sensoren Kenntnis über die jeweiligen Ortspositionen der jeweiligen Einheiten besitzt, kann die Steuereinheit also über die jeweiligen Magnetantriebseinheiten in vorteilhafter Weise eine jeweilige Änderung einer jeweiligen Ortsposition an der jeweiligen Einheit bewirken. Würde nur eine einzelne Einheit zur Inkubation verwendet werden, so würde eine rhythmische Bewegung dieser einzelnen Einheit sich auf den gesamten Laborautomaten auswirken und somit auch andere Einheiten in dem Laborautomaten möglicherweise in Schwingung versetzen. Durch das Vorsehen zweier separater Einheiten, welche in Richtung der gemeinsamen Linearführungsachse bewegbar gelagert sind, kann eine solche Massebewegung einer einzelnen Einheit durch eine Massebewegung der zweiten Einheit kompensiert werden. Insbesondere steuert die Steuereinheit die Magnetantriebseinheiten also in solcher Weise an, dass eine Massebewegung der ersten Einheit durch eine Massebewegung der zweiten Einheit kompensiert wird. Hierdurch wird die gesamte Massebewegung der Gesamtmasse der Einheiten minimiert und somit eine mechanische Auswirkung auf den gesamten Laborautomaten ebenfalls minimiert.Because the control unit has knowledge of the respective positions of the respective units based on the respective sensor signals of the respective sensors, the control unit can advantageously use the respective magnetic drive units to bring about a respective change in a respective position on the respective unit. If only a single unit were used for incubation, a rhythmic movement of this individual unit would affect the entire laboratory machine and thus possibly also cause other units in the laboratory machine to vibrate. By providing two separate units which are mounted so as to be movable in the direction of the common linear guide axis, such a mass movement of an individual unit can be compensated for by a mass movement of the second unit. In particular, the control unit controls the magnetic drive units in such a way that a mass movement of the first unit is compensated for by a mass movement of the second unit. This minimizes the overall mass movement of the total mass of the units and thus also minimizes any mechanical impact on the entire laboratory machine.

Vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and are explained in more detail in the description with partial reference to the figures.

Vorzugsweise sind die beiden Einheiten jeweils in der Weise entlang der gemeinsamen Linearführungsachse gelagert und geführt, dass sie nur einen gemeinsamen translatorischen Freiheitsgrad besitzen. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Massebewegungen der Einheiten nur entlang der einen Linearführungsachse bzw. des einen translatorischen Freiheitsgrades erfolgen und somit die Steuereinheit nur ausgebildet sein muss, um die Massebewegungen der jeweiligen Einheiten nur entlang dieses translatorischen Freiheitsgrades bzw. entlang dieser gemeinsamen Linearführungsachse so zu kontrollieren, dass die Massebewegungen sich gegenseitig zu wenigstens einem gewissen Grad kompensieren.Preferably, the two units are each mounted and guided along the common linear guide axis in such a way that they only have one common translational degree of freedom. This ensures that the mass movements of the units only take place along the one linear guide axis or the one translational degree of freedom and thus the control unit only has to be designed to control the mass movements of the respective units only along this translational degree of freedom or along this common linear guide axis in such a way that the mass movements compensate each other to at least a certain degree.

Vorzugsweise ist eine jeweilige Einheit über eine jeweilige Federeinheit mit einer gemeinsamen Grundplatte mechanisch gekoppelt. Hierbei bildet eine jeweilige Einheit mit einer jeweiligen Federeinheit zusammen vorzugsweise ein jeweiliges Feder-Masse-Schwingsystem aus. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da somit die Steuereinheit über die jeweiligen Magnetantriebseinheiten die jeweiligen Einheiten jeweils in eine Schwingung einer bestimmten Frequenz bringen kann. Hierbei kann die Steuereinheit den Frequenzgang eines jeweiligen Feder-Masse-Schwingsystems ausnutzen und muss vorzugsweise nur in solcher Weise Antriebsenergie über die Magnetantriebseinheiten erzeugen, welche möglichen Energieverlusten einer mechanischer Reibung und/oder einer Abweichungen der Schwingfrequenzen der Feder-Masse-Schwingsysteme von einer Zielfrequenz kompensieren. Die Steuereinheit ist also vorzugsweise ausgebildet, über die jeweiligen Magnetantriebseinheiten insbesondere die jeweiligen Einheiten in jeweilige Schwingungen gleicher Frequenz zu bringen.Preferably, a respective unit is mechanically coupled to a common base plate via a respective spring unit. In this case, a respective unit together with a respective spring unit preferably forms a respective spring-mass oscillation system. This design is advantageous because the control unit can thus cause the respective units to oscillate at a specific frequency via the respective magnetic drive units. In this case, the control unit can utilize the frequency response of a respective spring-mass oscillation system and preferably only has to generate drive energy via the magnetic drive units in such a way that possible energy losses due to mechanical friction and/or deviations of the oscillation frequencies of the spring-mass oscillation systems from a target frequency compensate. The control unit is therefore preferably designed to cause the respective units, in particular the respective magnetic drive units, to oscillate at the same frequency.

Die Steuereinheit ist ferner vorzugsweise ausgebildet, die Magnetantriebseinheiten so anzusteuern, dass die Einheiten jeweils in Schwingung mit einer jeweils im Wesentlichen gleichen Schwingamplitude in Richtung der Linearführungsachse bzw. des translatorischen Freiheitsgrades in Schwingung gehalten werden. Die Schwingamplituden können auch als maximale Schwingamplituden bezeichnet werden.The control unit is further preferably designed to control the magnetic drive units in such a way that the units are each kept oscillating with a substantially equal oscillation amplitude in the direction of the linear guide axis or the translational degree of freedom. The oscillation amplitudes can also be referred to as maximum oscillation amplitudes.

Insbesondere ist die Steuereinheit vorzugsweise ausgebildet, die Magnetantriebseinheiten mittels eines Regelungsprinzips auf Basis der Sensorsignale so anzusteuern, dass die sich ergebenden jeweiligen Schwingfrequenzen der jeweiligen Einheiten im Wesentlichen gleich sind und dass die jeweiligen Schwingfrequenzen einen Phasenversatz von im Wesentlichen 180 Grad zueinander aufweisen. Besonders bevorzugt sind die sich ergebenden jeweiligen Schwingfrequenzen der jeweiligen Einheiten gleich und weisen einen Phasenversatz von 180 Grad zueinander auf. Diese Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft, da dann eine Kompensation einer Massebewegung der ersten Einheit gegenüber einer Massebewegung der zweiten Einheit besonders optimiert bzw. ermöglicht wird, so dass insbesondere eine gesamte Auswirkung von Schwingungskräften der beiden gemeinsamen Einheiten auf einen Laborautomaten besonders minimiert wird.In particular, the control unit is preferably designed to control the magnetic drive units using a control principle based on the sensor signals such that the resulting respective oscillation frequencies of the respective units are essentially the same and that the respective oscillation frequencies have a phase offset of essentially 180 degrees from one another. Particularly preferably, the resulting respective oscillation frequencies of the respective units are the same and have a phase offset of 180 degrees from one another. This configuration is particularly advantageous because compensation of a mass movement of the first unit compared to a mass movement of the second unit is then particularly optimized or enabled, so that in particular the overall effect of vibration forces of the two common units on a laboratory machine is particularly minimized.

Insbesondere ist die Steuereinheit ausgebildet, für eine jeweilige Einheit auf Basis eines jeweiligen Sensorsignals eine jeweilige aktuelle Amplitude bzw. Schwingungsamplitude und eine jeweilige Schwingfrequenz zu ermitteln, sowie ferner insbesondere beide Einheiten auf eine gemeinsame Schwingamplitude und eine gemeinsame, gleiche Ziel-Schwingfrequenz zu regeln. Hierdurch wird eine Optimierung der Schwingungskompensation der beiden Einheiten besonders gut erreicht. Die gemeinsame Schwingamplitude kann auch als gemeinsame maximale Schwingamplitude bezeichnet werden oder als maximale Ziel-Schwingamplitude.In particular, the control unit is designed to determine a respective current amplitude or vibration amplitude and a respective vibration frequency for a respective unit on the basis of a respective sensor signal, and also in particular to regulate both units to a common vibration amplitude and a common, identical target vibration frequency. This achieves particularly good optimization of the vibration compensation of the two units. The common vibration amplitude can also be referred to as the common maximum vibration amplitude or as the maximum target vibration amplitude.

Insbesondere weisen beide Einheiten vorzugsweise im unbeladenen Zustand eine gleiche Masse auf. Insbesondere sind die beiden Federeinheiten so ausgestaltet, dass sie eine gleiche, gemeinsame Federkonstante aufweisen.In particular, both units preferably have the same mass in the unloaded state. In particular, the two spring units are designed such that they have the same, common spring constant.

Vorzugsweise weisen beide Einheiten mit den jeweils dazugehörigen Federeinheite ein jeweiliges Feder-Masse-Schwingsystem eine jeweils gleiche Resonanzfrequenz im unbeladenen Zustand auf, wobei eine Ziel-Schwingfrequenz der Regelung der Steuereinheit unterhalb dieser Resonanzfrequenz liegt. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da durch eine Beladung einer oder der beiden Einheiten mit Inkubationsgefäßen, und insbesondere darin befindlichen Flüssigkeiten, eine jeweilige Gesamtmasse einer jeweiligen Einheit erhöht wird und sich somit eine Resonanzfrequenz von dem unbeladenen Zustand des Systems hin zu einer etwas niedrigeren Resonanzfrequenz reduzieren wird. Dadurch, dass die Ziel-Schwingfrequenz der Regelung der Steuereinheit unterhalb der Resonanzfrequenz eines der Feder-Masse-Schwingsysteme im unbeladenen Zustand liegt, wird es somit erreicht, dass im beladenen Zustand der Einheiten die Ziel-Schwingfrequenz nahe einer Resonanzfrequenz der Feder-Masse-Schwingsysteme im beladenen Zustand der Einheiten liegt. Insbesondere bilden die jeweiligen Einheiten mit ihren jeweiligen Federeinheiten jeweils gleiche Feder-Masse-Schwingsysteme aus.Preferably, both units with the respective associated spring unit have a respective spring-mass oscillation system with the same resonance frequency in unloaded state, with a target oscillation frequency of the control unit's regulation lying below this resonance frequency. This design is advantageous because by loading one or both units with incubation vessels, and in particular liquids contained therein, a respective total mass of a respective unit is increased and a resonance frequency is thus reduced from the unloaded state of the system to a somewhat lower resonance frequency. Because the target oscillation frequency of the control unit's regulation lying below the resonance frequency of one of the spring-mass oscillation systems in the unloaded state, it is thus achieved that in the loaded state of the units the target oscillation frequency is close to a resonance frequency of the spring-mass oscillation systems in the loaded state of the units. In particular, the respective units with their respective spring units each form identical spring-mass oscillation systems.

Vorzugsweise ist die Steuereinheit ferner ausgebildet, eine PI-Regelung bezogen auf eine gemeinsame, gleiche Ziel-Schwingfrequenz vorzunehmen. Ferner ist die Steuereinheit vorzugsweise ausgebildet, eine PI-Regelung bezogen auf eine gemeinsame, gleiche Ziel-Schwingfrequenz und eine gemeinsame, gleiche maximale Schwingamplitude für beide Einheiten vorzunehmen, wobei insbesondere die jeweiligen Schwingfrequenzen der jeweiligen Einheiten einen Phasenversatz von 180 Grad zueinander aufweisen. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da PI-Regelungen besonders stabil sind.Preferably, the control unit is further designed to carry out a PI control based on a common, identical target oscillation frequency. Furthermore, the control unit is preferably designed to carry out a PI control based on a common, identical target oscillation frequency and a common, identical maximum oscillation amplitude for both units, wherein in particular the respective oscillation frequencies of the respective units have a phase offset of 180 degrees from one another. This design is advantageous because PI controls are particularly stable.

Vorzugsweise weist eine jeweilige Einheit eine jeweilige Heizeinheit auf. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da somit anzustrebende Temperaturen innerhalb der Inkubationsgefäße erreicht werden können.Preferably, each unit has a respective heating unit. This design is advantageous because it enables the desired temperatures to be achieved within the incubation vessels.

Vorgeschlagen wird ferner ein Laborautomat aufweisend eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Inkubation. Der Laborautomat weist ferner ein Magazin mit einer Mehrzahl von Inkubationsgefäßen auf. Ferner weist der Laborautomat ein Behältnis mit Patientenprobenflüssigkeit, ein Behältnis mit Pufferflüssigkeit, ein Behältnis mit Bead-Flüssigkeit, wiederum aufweisend mit Antigenen oder Antikörpern beschichtete Beads, sowie ein Behältnis mit einer Label-Flüssigkeit aufweisend mit einem Chemilumineszenz-Label markierte Antikörper oder Antigene auf. Der Laborautomat ist somit insbesondere ein Laborautomat zur Prozessierung einer Patientenprobe unter Verwendung eines Chemilumineszenz-Assays zum Nachweis eines Ziel-Antigens oder eines Ziel-Antikörpers in der Patientenprobe.A laboratory machine is also proposed, comprising an incubation device according to the invention. The laboratory machine also has a magazine with a plurality of incubation vessels. The laboratory machine also has a container with patient sample liquid, a container with buffer liquid, a container with bead liquid, again comprising beads coated with antigens or antibodies, and a container with a label liquid comprising antibodies or antigens marked with a chemiluminescence label. The laboratory machine is thus in particular a laboratory machine for processing a patient sample using a chemiluminescence assay for detecting a target antigen or a target antibody in the patient sample.

Ferner weist der Laborautomat eine Pipettiereinheit auf, welche ausgebildet ist, um wenigstens einen Teil der Patientenprobenflüssigkeit, wenigstens einen Teil der Pufferflüssigkeit, wenigstens einen Teil der Bead-Flüssigkeit sowie wenigstens einen Teil der Label-Flüssigkeit aufweisend die mit einem Chemilumineszenz-Label markierte Antikörper oder Antigene in die Inkubationsgefäße zu dispensieren und aus den Inkubationsgefäßen zu aspirieren.Furthermore, the laboratory machine has a pipetting unit which is designed to dispense at least a portion of the patient sample liquid, at least a portion of the buffer liquid, at least a portion of the bead liquid and at least a portion of the label liquid comprising the antibodies or antigens marked with a chemiluminescence label into the incubation vessels and to aspirate them from the incubation vessels.

Der Laborautomat weist ferner eine Greifeinheit auf, welche ausgebildet ist, Inkubationsgefäße aus dem Magazin zur Pipettiereinheit zu transportieren sowie von der Pipettiereinheit in jeweilige der Aufnahmen zu transportieren, aus den jeweiligen Aufnahmen zu entnehmen und wieder hin zu der Pipettiereinheit zu transportieren. Der erfindungsgemäße Laborautomat ist vorteilhaft, da zum Zwecke einer Prozessierung eines Chemilumineszenz-Assays unter Verwendung von mit einem Chemilumineszenz-Label markierter Antikörper oder Antigene als ein Teil des Assays Patientenproben in jeweiligen Inkubationsgefäßen in den beiden Einheiten entsprechend des Chemilumineszenz-Assays inkubiert bzw. prozessiert werden können.The laboratory machine further comprises a gripping unit which is designed to transport incubation vessels from the magazine to the pipetting unit and to transport them from the pipetting unit into respective receptacles, to remove them from the respective receptacles and to transport them back to the pipetting unit. The laboratory machine according to the invention is advantageous because, for the purpose of processing a chemiluminescence assay using antibodies or antigens marked with a chemiluminescence label as part of the assay, patient samples can be incubated or processed in respective incubation vessels in the two units according to the chemiluminescence assay.

Vorzugsweise wird ferner ein Laborautomat vorgeschlagen, welcher eine der hierin offenbarten Ausführungsformen der Vorrichtung zur Inkubation aufweist.Preferably, a laboratory machine is also proposed which has one of the embodiments of the incubation device disclosed herein.

Der Laborautomat weist vorzugsweise ferner ein Behältnis mit einem Enzym zur Umsetzung einer Chemilumineszenzreaktion auf sowie ferner eine Leseeinheit zur Erfassung eines optischen Signals einer Chemilumineszenzreaktion. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da dann automatisiert ein optisches Signal einer Chemilumineszenzreaktion herbeigeführt und erfasst werden kann.The laboratory machine preferably also has a container with an enzyme for implementing a chemiluminescence reaction and also a reading unit for detecting an optical signal of a chemiluminescence reaction. This design is advantageous because an optical signal of a chemiluminescence reaction can then be generated and detected automatically.

Vorzugsweise sind die Magnetantriebe der Vorrichtung so angeordnet, dass in der Bead-Flüssigkeit enthaltene Beads nicht wesentlich durch ein Magnetfeld der Magnetantriebe magnetisch beeinflusst werden. Dieses ist vorteilhaft, da Beads üblicherweise magnetisierbare Partikel in Form metallischer Beads sind, welche während einer Durchmischung im Zuge der Inkubation nicht durch die Magnetantriebe in eine Vorzugsrichtung bzw. einen bevorzugten Ort bewegt werden sollen.Preferably, the magnetic drives of the device are arranged in such a way that beads contained in the bead liquid are not significantly influenced magnetically by a magnetic field of the magnetic drives. This is advantageous because beads are usually magnetizable particles in the form of metallic beads, which should not be moved by the magnetic drives in a preferred direction or a preferred location during mixing during incubation.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand spezieller Ausführungsformen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1A
eine Aufsicht auf eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung
Figur 1B
eine beispielhafte Detailansicht einer Einheit der Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
Figur 2
eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
Figur 3
weitere Details einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
Figur 4
eine Prinzipdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laborautomaten
Figur 5A
ein Zusammenspiel eines Sensors mit einem Magneten
Figur 5B
ein Kennlinienfeld mit Signalen
Figur 6A sowie 6B
Details einer Greifeinheit im Zusammenspiel mit einem Inkubationsgefäß gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
Figur 7A sowie 7B
Details von Aufnahmen für Inkubationsgefäße sowie ein Inkubationsgefäß gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
Figuren 8A bis 8d
Signale und Frequenzverläufe
Figur 9A
Details einer bevorzugten Ausführungsform einer Teil-Steuereinheit
Figur 9B
weitere Details einer bevorzugten Ausführungsform einer Steuereinheit
Figur 10
Details einer beispielhaften Regelung einer weiteren Teil-Steuereinheit
In the following, the invention is explained in more detail using specific embodiments without limiting the general inventive concept and with reference to the figures. In the figures:
Figure 1A
a plan view of an exemplary device according to the invention
Figure 1B
an exemplary detailed view of a unit of the device according to a preferred embodiment
Figure 2
a schematic representation of the device according to a preferred embodiment
Figure 3
further details of a preferred embodiment of the device
Figure 4
a schematic diagram of a preferred embodiment of a laboratory machine according to the invention
Figure 5A
an interaction of a sensor with a magnet
Figure 5B
a characteristic field with signals
Figures 6A and 6B
Details of a gripping unit in interaction with an incubation vessel according to a preferred embodiment
Figures 7A and 7B
Details of receptacles for incubation vessels and an incubation vessel according to a preferred embodiment
Figures 8A to 8d
signals and frequency responses
Figure 9A
Details of a preferred embodiment of a partial control unit
Figure 9B
further details of a preferred embodiment of a control unit
Figure 10
Details of an exemplary control of another sub-control unit

Die Figur 1A zeigt eine Vorrichtung V mit zwei Einheiten E1, E2, welche jeweilige Aufnahmen A für jeweilige Inkubationsgefäße aufweisen. Die Einheiten E1, E2 sind mittels Linearführungen LF entlang einer gemeinsamen Linearführungsachse LFA, siehe Figur 1B, bewegbar gelagert. Gezeigt ist ferner eine Steuereinheit SE. Die Einheiten E1, E2 sind auf einer gemeinsamen Grundplatte GP mittels der Linearführungselemente LF gelagert.The Figure 1A shows a device V with two units E1, E2, which have respective receptacles A for respective incubation vessels. The units E1, E2 are guided by linear guides LF along a common linear guide axis LFA, see Figure 1B , movably mounted. Also shown is a control unit SE. The units E1, E2 are mounted on a common base plate GP by means of the linear guide elements LF.

Die Figur 1B zeigt hierzu in einer Detailansicht die Einheit E1 sowie strichpunktiert umrandete Linearführungselemente LF und die Grundplatte GP.The Figure 1B shows a detailed view of the unit E1 as well as the linear guide elements LF and the base plate GP outlined in dash-dot lines.

Die Aufnahmen A sind vorgesehen, um jeweilige Inkubationsgefäße aufzunehmen. Eine Detailansicht ist dargestellt in der Figur 7A in einer orthogonalen Schnittansicht, bei welcher ein Querschnitt durch die Aufnahmen A sichtbar wird sowie ein in eine Aufnahme A eingebrachtes Inkubationsgefäß IG. Eine entsprechende Perspektivansicht einer solchen Schnittdarstellung ist in der Figur 7B zu sehen, wobei auch hier das Inkubationsgefäß IG in eine Aufnahme A eingebracht wurde.The receptacles A are intended to accommodate the respective incubation vessels. A detailed view is shown in the Figure 7A in an orthogonal sectional view, in which a cross-section through the receptacles A is visible as well as an incubation vessel IG introduced into a receptacle A. A corresponding perspective view of such a sectional view is shown in the Figure 7B can be seen, whereby the incubation vessel IG was also placed in a receptacle A.

Die Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung V.The Figure 2 shows a preferred embodiment of the device V.

Die Einheiten E1, E2 sind mittels Linearführungseinheiten LF1, LF2 auf einer Grundplatte GP entlang einer gemeinsamen Linearführungsachse LFA gelagert. Die Einheiten E1, E2 weisen jeweilige Aufnahmen A für jeweilige Inkubationsgefäße IG auf. Vorzugsweise weisen die Einheiten E1, E2 jeweilige Heizeinheiten H1, H2 auf.The units E1, E2 are mounted on a base plate GP along a common linear guide axis LFA by means of linear guide units LF1, LF2. The units E1, E2 have respective receptacles A for respective incubation vessels IG. Preferably, the units E1, E2 have respective heating units H1, H2.

Die jeweiligen Einheiten E1, E2 sind mittels jeweiliger Federeinheiten FE1, FE2 mit der gemeinsamen Grundplatte GP mechanisch entkoppelt. Eine Federeinheit FE1 weist hierbei vorzugsweise zwei Federelemente F11, F12 auf. Eine Federeinheit FE2 weist hierbei vorzugsweise zwei Federelemente F21, F22 auf.The respective units E1, E2 are mechanically decoupled from the common base plate GP by means of respective spring units FE1, FE2. A spring unit FE1 preferably has two spring elements F11, F12. A spring unit FE2 preferably has two spring elements F21, F22.

Mittels jeweiliger Sensoren S1, S2 können jeweilige Sensorsignale SIG1, SIG2 bereitgestellt werden, welche jeweils eine der jeweiligen Ortspositionen der jeweiligen Einheiten E1, E2 indizieren. Hierzu erfassen die jeweiligen Sensoren S1, S2 vorzugsweise jeweilige Magnetfelder, welche von jeweiligen Magneten M1, M2 erzeugt wurden.By means of respective sensors S1, S2, respective sensor signals SIG1, SIG2 can be provided, each of which indicates one of the respective location positions of the respective units E1, E2. For this purpose, the respective sensors S1, S2 preferably detect respective magnetic fields which were generated by respective magnets M1, M2.

Ein Prinzip ist hierfür in der Figur 5A dargestellt, wobei ein Sensor S1, S2 insbesondere als ein Hall-Sensor ausgebildet ist, so dass eine translatorische Bewegung entlang der Linearführungsachse LFA eines Magneten M1, M2 erfasst werden kann. Ein Magnet M1, M2 ist insbesondere ein Diametralmagnet. Die Magneten M1, M2 sind gegenüber den jeweiligen Sensoren S1, S2 vorzugsweise in der Ruhelage mittig ausgerichtet bzw. positioniert.A principle for this is in the Figure 5A shown, wherein a sensor S1, S2 is designed in particular as a Hall sensor, so that a translational movement along the linear guide axis LFA of a magnet M1, M2 can be detected. A magnet M1, M2 is in particular a diametrical magnet. The magnets M1, M2 are preferably aligned or positioned centrally in the rest position relative to the respective sensors S1, S2.

Die Figur 5B zeigt ein Kennlinienfeld KLF, wobei in einem oberen rechten Quadranten I eine Ortsposition OP in Millimetern angegeben ist, welche bei einer mechanischen Schwingung einer entsprechenden Sinuskurve SN1 folgt. In einem oberen linken Quadranten II ist das sich ergebende Magnetfeld des Gebermagneten M1, M2 dargestellt. Bei Ausnutzung eines Linearbereiches LB der entsprechenden Kennlinie KL2 des Magnetfeldes kann dann eine lineare Umsetzung der Ortsposition OP ausgenutzt werden, so dass sich in dem linken unteren Quadranten III dann eine entsprechende Hall-Spannung ergibt, welche gemäß dem unteren rechten Quadranten IV in ein entsprechendes elektrisches Signal bzw. eine entsprechende Spannung U als eine Sinuskurve SN2 umgesetzt werden kann.The Figure 5B shows a characteristic field KLF, where in an upper right quadrant I a position OP is specified in millimeters, which follows a corresponding sine curve SN1 during a mechanical oscillation. In an upper left quadrant II the resulting magnetic field of the sensor magnet M1, M2 is shown. By using a linear range LB of the corresponding characteristic curve KL2 of the magnetic field, a linear conversion of the position OP can be used, so that in the lower left quadrant III a corresponding Hall voltage is then obtained, which can be converted into a corresponding electrical signal or a corresponding voltage U as a sine curve SN2 according to the lower right quadrant IV.

Ein derartiges Spannungssignal U kann dann als ein entsprechendes Signal SIG1, SIG2 gemäß der Figur 2 an die Steuereinheit SE bereitgestellt werden.Such a voltage signal U can then be used as a corresponding signal SIG1, SIG2 according to the Figure 2 provided to the control unit SE.

Die Steuereinheit SE kann mittels jeweiliger Ansteuerungssignale AS1, AS2 jeweilige Magnetantriebseinheiten MA1, MA2 ansteuern. Ein jeweiliges Ansteuerungssignal AS1, AS2 ist vorzugsweise jeweils ein pulsweitenmoduliertes Signal PWMS, wie in Figur 8C dargestellt. Hierbei ist auf der x-Achse die Zeit in Sekunden aufgetragen, wobei der Zeitpunkt t1 vorzugsweise einem Wert von t1=(1/16,67) Sekunden entspricht, da die anzusteuernde Schwingfrequenz vorzugsweise 16,67 Hz beträgt. Auf der y-Achse ist die Spannung U des pulsweitenmoduliertes Signals PWMS aufgetragen. Ein solches Signal PWMS liegt an einem Ausgang bzw. einer Schnittstelle der Steuereinheit an, welche bevorzugt einen Microcontroller aufweist. Der maximale Signalpegel eines solchen pulsweitenmodulierten Signals PWMS beträgt vorzugsweise 3,3 Volt.The control unit SE can control respective magnetic drive units MA1, MA2 by means of respective control signals AS1, AS2. A respective control signal AS1, AS2 is preferably a pulse width modulated signal PWMS, as in Figure 8C The time in seconds is shown on the x-axis, with the time t1 preferably corresponding to a value of t1=(1/16.67) seconds, since the Oscillation frequency is preferably 16.67 Hz. The voltage U of the pulse width modulated signal PWMS is plotted on the y-axis. Such a PWMS signal is present at an output or an interface of the control unit, which preferably has a microcontroller. The maximum signal level of such a pulse width modulated signal PWMS is preferably 3.3 volts.

Wird ein solches pulsweitenmoduliertes Signal PWMS als ein Ansteuerungssignal AS1, AS2 auf einen Wechselrichter WR1, WR2 gegeben, welcher an einer jeweiligen Spule SP1, SP2 angeschlossen ist, so ergibt sich dann durch die Spule ein entsprechendes sinusförmiges Stromsignal SISIG, wie in Figur 8C dargestellt. Auf der y-Achse ist ebenso die Stromstärke I des Stromsignals SISIG in Ampere aufgetragen. Aus einem solchen Stromsignal SISIG ergibt sich dann ein entsprechendes Magnetfeldsignal in der Nähe der Spule. Das pulsweitenmodulierte Signal PWMS und das Stromsignal SISIG können insbesondere einen Phasenversatz zueinander aufweisen.If such a pulse width modulated signal PWMS is given as a control signal AS1, AS2 to an inverter WR1, WR2, which is connected to a respective coil SP1, SP2, then a corresponding sinusoidal current signal SISIG is produced by the coil, as in Figure 8C The current intensity I of the current signal SISIG is also plotted in amperes on the y-axis. A corresponding magnetic field signal in the vicinity of the coil then results from such a current signal SISIG. The pulse width modulated signal PWMS and the current signal SISIG can in particular have a phase offset from one another.

Ein solch entsprechendes Magnetfeld kann dann eben genutzt werden, so dass eine jeweilige Magnetantriebseinheit MA1, MA2 eine jeweilige magnetisierbare Anschlussplatte bzw. Rückflussplatte AP1, AP2 entlang der Linearführungsachse LFA bewegt. Vorzugsweise führt eine solche Magnetisierung einer Anschlussplatte AP1, AP2 durch die Magnetantriebseinheiten MA1, MA2 zu Änderungen der jeweiligen Ortspositionen der jeweiligen Einheiten E1, E2. Eine jeweilige Einheit E1, E2 weist also eine jeweilige Anschlussplatte bzw. Rückflussplatte AP1, AP2 auf, welche durch eine jeweilige Magnetantriebseinheit MA1, MA2 angezogen oder abgestoßen werden kann.Such a corresponding magnetic field can then be used so that a respective magnetic drive unit MA1, MA2 moves a respective magnetizable connection plate or return plate AP1, AP2 along the linear guide axis LFA. Preferably, such magnetization of a connection plate AP1, AP2 by the magnetic drive units MA1, MA2 leads to changes in the respective positions of the respective units E1, E2. A respective unit E1, E2 therefore has a respective connection plate or return plate AP1, AP2, which can be attracted or repelled by a respective magnetic drive unit MA1, MA2.

Durch ein jeweiliges Federpaket FE1, FE2 bildet eine jeweilige Einheit E1, E2 ein Feder-Masse-Schwingsystem aus, wobei insbesondere die jeweiligen Einheiten E1, E2 über die jeweiligen Federpakete FE1, FE2 mit einer gemeinsamen Grundplatte GP mechanisch gekoppelt sind. Es ist somit bei Kopplung der Einheiten E1, E2 über die Federeinheiten FE1, FE2 mit der gemeinsamen Grundplatte GP prinzipiell möglich, dass sich beide Einheiten E1, E2 entlang der Linearführungsachse LFA bzw. translatorischen Richtung TR so bewegen, dass ihre jeweiligen Bewegungen gegenläufig verlaufen bzw. um 180 Grad versetzt verlaufen und somit sich diese jeweiligen Bewegungen gegenseitig kompensieren. Die Federeinheiten FE1, FE2 werden vorzugsweise durch Druckfedern F11, F12, F21, F22 ausgebildet.By means of a respective spring assembly FE1, FE2, a respective unit E1, E2 forms a spring-mass oscillation system, whereby in particular the respective units E1, E2 are mechanically coupled to a common base plate GP via the respective spring assemblies FE1, FE2. When the units E1, E2 are coupled to the common base plate GP via the spring units FE1, FE2, it is therefore in principle possible for both units E1, E2 to move along the linear guide axis LFA or the translational direction TR in such a way that their respective movements run in opposite directions or are offset by 180 degrees and thus these respective movements compensate for one another. The spring units FE1, FE2 are preferably formed by compression springs F11, F12, F21, F22.

Eine Einheit E1, E2 weist vorzugsweise eine Masse von 2,5kg auf. Eine Federeinheit FE1, FE2 weist vorzugsweise eine Federkonstante von ungefähr 11 N/mm2 bis 12 N/mm2 auf. Eine Einheit E1, E2 führt hierbei vorzugsweise eine sinusförmige Schwingung durch, welche in der Figur 8A dargestellt ist. Auf der Y-Achse ist eine Schwingungsamplitude bzw. Ortsposition in Millimetern aufgetragen und auf der x-Achse die Zeit in Sekunden.A unit E1, E2 preferably has a mass of 2.5 kg. A spring unit FE1, FE2 preferably has a spring constant of approximately 11 N/mm 2 to 12 N/mm 2 . A unit E1, E2 preferably carries out a sinusoidal oscillation, which in the Figure 8A is shown. The y-axis shows the oscillation amplitude or position in millimeters and the x-axis shows the time in seconds.

Die Ausbildung als ein Feder-Masse-Schwingsystem mit Magnetantrieb ist energetisch effizienter als ein rein magnetisch angetriebenes System. Für ein rein magnetisch angetriebenes System ohne Federn würde für eine Änderung der Ortsposition zur Erzeugung einer Schwingung eine Ansteuerung der Magnetantriebe durch die Steuereinheit mehr Antriebsenergie erfordern. Ein Feder-Masse-Schwingsystem kann zunächst in Schwingung versetzt werden und es muss dann nur noch Energie aufgebracht werden, um die Schwingung aufrecht zu erhalten.The design as a spring-mass oscillation system with a magnetic drive is more energy efficient than a purely magnetically driven system. For a purely magnetically driven system without springs, controlling the magnetic drives through the control unit would require more drive energy to change the position in order to generate an oscillation. A spring-mass oscillation system can initially be set into oscillation and then only energy needs to be applied to maintain the oscillation.

Da insbesondere ein Chemilumiszenz-Assay mit Bead-Flüssigkeit aufweisend magnetisierbare Beads in den Inkubationsgefäßen sich befindet, dürfen die Beads nicht magnetisch angezogen werden, so dass eine Herbeiführung der Schwingbewegung durch ein Feder-Masse-Schwingsystem besonders begünstigt wird, so dass eben nicht besonders hohe magnetische Felder bzw. Kräfte aufgebaut werden müssen, welche sich negativ auf eine Positionierung der magnetisierbaren Beads in den Inkubationsgefäßen auswirken könnten. Figur 3 zeigt hierzu noch einmal eine besondere Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung V mit einer Einheit E1 sowie entsprechenden Aufnahmen A, wobei über die Federeinheit FE1 die Einheit E1 mit der Grundplatte GP mechanisch gekoppelt ist. Die Steuereinheit SE steuert den Schwingmagneten aufweisend eine Spule SP1 und einen Wechselrichter WR1 an. Die Rückflussplatte AP1 kann somit zur Beeinflussung einer Schwingfrequenz der Einheit E1 entsprechend mittels des sich ergebenden Magnetfeldes der Spule SP1 beeinflusst werden. Insbesondere werden hierbei mechanische Reibungsverluste minimiert, um die Schwingfrequenz bzw. Ziel-Schwingfrequenz aufrecht zu erhalten.Since a chemilumescence assay in particular uses bead liquid containing magnetizable beads in the incubation vessels, the beads must not be magnetically attracted, so that the induction of the oscillating movement by a spring-mass oscillation system is particularly favored, so that particularly high magnetic fields or forces do not have to be built up, which could have a negative effect on the positioning of the magnetizable beads in the incubation vessels. Figure 3 shows once again a special sectional view of a preferred embodiment of a device V with a unit E1 and corresponding receptacles A, wherein the unit E1 is mechanically coupled to the base plate GP via the spring unit FE1. The control unit SE controls the oscillating magnet having a coil SP1 and an inverter WR1. The return plate AP1 can thus be influenced to influence an oscillation frequency of the unit E1 using the resulting magnetic field of the coil SP1. In particular, mechanical friction losses are minimized in order to maintain the oscillation frequency or target oscillation frequency.

Die Einheiten E1, E2 sind mittels der Heizeinheiten H1, H2 vorzugsweise auf 37 Grad Celsius beheizbar. Vorzugsweise weist eine Einheit E1, E2 jeweils 100 Aufnahmen A für Reaktionsgefäße bzw. Inkubationsgefäße IG auf. Für eine gute Durchmischung der Reagenzien des Assays werden die Inkubationsplatten entsprechend in Schwingung gebracht. Die Zielfrequenz einer solchen Schwingung beträgt vorzugsweise 16 Hz bis 17 Hz und die Schwingungsamplitude vorzugsweise 1 mm. Die in den Reagenzien bzw. der Bead-Flüssigkeit enthaltenen magnetischen Beads weisen eine höhere Dichte als eine Flüssigkeit auf, in welcher sich die Beads innerhalb der Inkubationsgefäße befinden. Daher wird durch die Frequenz und die Amplitude der Schwingung eine Sedimentierung der Beads verhindert, vorzugsweise gleichzeitig aber ein Herausgreifen eines Inkubationsgefäßes durch eine Greifeinheit im laufenden Betrieb ermöglicht.The units E1, E2 can be heated to 37 degrees Celsius using the heating units H1, H2. Preferably, a unit E1, E2 has 100 receptacles A for reaction vessels or incubation vessels IG. To ensure thorough mixing of the assay reagents, the incubation plates are set in vibration. The target frequency of such vibration is preferably 16 Hz to 17 Hz and the vibration amplitude is preferably 1 mm. The magnetic beads contained in the reagents or the bead liquid have a higher density than a liquid in which the beads are located within the incubation vessels. Therefore, the frequency and amplitude of the oscillation prevent sedimentation of the beads, but preferably at the same time allow an incubation vessel to be picked up by a gripping unit during operation.

Der vorgeschlagene Laborautomat LA ist also vorzugsweise ein sogenanntes Random Access Gerät, bei welchem eine Greifeinheit G im laufenden Betrieb bzw. bei fortlaufender Schwingung der Einheiten E1, E2 der Vorrichtung V Inkubationsgefäße IG im laufenden Betrieb in entsprechende Aufnahmen A einbringen kann und auch wieder herausgreifen.The proposed laboratory machine LA is therefore preferably a so-called random access device, in which a gripping unit G can insert incubation vessels IG into corresponding receptacles A and also remove them again during ongoing operation or during continuous oscillation of the units E1, E2 of the device V.

Dieses wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Greifeinheit eine Kraft auf einen Rand R eines Inkubationsgefäßes IG, siehe Figuren 6A und 6B, von oben her durch eine Teileinheit T2 und von unten her durch eine Teileinheit T1 aufbringen kann, so dass in translatorischer Richtung lediglich Reibkräfte generiert werden, mittels welcher ein Inkubationsgefäß IG in einer Greifeinheit G gehalten wird. In anderen Richtungen als der translatorischen Richtung erfolgt insbesondere ein formschlüsssiges Greifen. Dadurch, dass in translatorischer Richtung ein reibschlüssiges Greifen erfolgt - und eben insbesondere bevorzugt kein formschlüssiges Greifen - kann das Inkubationsgefäß IG während des Griefvorgangs weiterhin minimale Bewegungen in einer Aufnahme A und in translatorischer Richtung ausführen, welche insbesondere durch eine Bewegung der Einheiten E1, E2 erzeugt werden, bis insbesondere ein Inkubationsgefäß IG so weit nach oben hin aus der Aufnahme A herausgenommen wurde, bis insbesondere genügend Abstand zwischen dem chronisch zusammenlaufenden unteren Bereich UB des Inkubationsgefäßes IG und den Seitenwänden SAE der Aufnahm Ae entstanden ist, siehe auch Figuren 7A und 7B.This is achieved in particular by the gripping unit applying a force to an edge R of an incubation vessel IG, see Figures 6A and 6B , from above by a sub-unit T2 and from below by a sub-unit T1, so that only frictional forces are generated in the translational direction, by means of which an incubation vessel IG is held in a gripping unit G. In directions other than the translational direction, in particular a positive gripping takes place. Because a frictional gripping takes place in the translational direction - and in particular preferably no positive gripping - the incubation vessel IG can continue to carry out minimal movements in a receptacle A and in the translational direction during the gripping process, which are generated in particular by a movement of the units E1, E2, until in particular an incubation vessel IG has been removed so far upwards from the receptacle A until in particular sufficient distance has been created between the chronically converging lower area UB of the incubation vessel IG and the side walls SAE of the receptacle Ae, see also Figures 7A and 7B .

Die Figur 8B zeigt einen Frequenzgang in Form einer Kennlinie LK für einen Fall, in welchem eine Einheit E1, E2 unbeladen ist. Auf der x-Achse ist eine Frequenz f in Herz aufgetragen und auf der Y-Achse ein normierter Frequenzgang N(f). Der Wert N(f)=1 entspricht einem Maximalwert des Frequenzgangs N(f) für den Fall, dass die Einheit E1, E2 unbeladen ist. Eine entsprechende Resonanzfrequenz RF1 ist ebenfalls eingezeichnet, welche vorzugsweise bei f=17 Hz liegt. Ferner ist ein Frequenzgang in Form einer Kennlinie VK für den Fall gezeigt, dass eine Einheit E1, E2 mit vollen Inkubationsgefäßen vollständig beladen ist. Eine entsprechende Resonanzfrequenz RF2 bzw. Zielfrequenz ZF ist ebenfalls eingezeichnet, welche vorzugsweise bei f=16,67 Hz liegt.The Figure 8B shows a frequency response in the form of a characteristic curve LK for a case in which a unit E1, E2 is unloaded. A frequency f in Hertz is plotted on the x-axis and a standardized frequency response N(f) on the y-axis. The value N(f)=1 corresponds to a maximum value of the frequency response N(f) for the case in which the unit E1, E2 is unloaded. A corresponding resonance frequency RF1 is also plotted, which is preferably at f=17 Hz. Furthermore, a frequency response in the form of a characteristic curve VK is shown for the case in which a unit E1, E2 is fully loaded with full incubation vessels. A corresponding resonance frequency RF2 or target frequency ZF is also plotted, which is preferably at f=16.67 Hz.

Für die Ansteuerung der Magnetantriebseinheiten MA1, MA2 durch die Steuereinheit SE ist eine Zielfrequenz ZF vorgesehen, welche niedriger als die Resonanzfrequenz RF1 ist. Eine entsprechende Kennlinie ist als die Kennlinie VK vorgesehen. Die Kennlinie VK zeigt beispielhaft einen Frequenzgang mit einer Resonanzfrequenz RF2 für den Fall, dass der Inkubator bzw. die Einheit E1, E2 vollbeladen ist mit Inkubationsgefäßen entsprechender Reagenzien.For the control of the magnetic drive units MA1, MA2 by the control unit SE, a target frequency ZF is provided, which is lower than the resonance frequency RF1. A corresponding characteristic curve is provided as the characteristic curve VK. The characteristic curve VK shows for example, a frequency response with a resonance frequency RF2 for the case that the incubator or the unit E1, E2 is fully loaded with incubation vessels containing corresponding reagents.

Durch Auswahl einer Zielfrequenz ZF, so dass die Zielfrequenz ZF unterhalb der Resonanzfrequenz RF1 der Einheiten E1, E2 im unbeladenen Zustand liegt, wird in vorteilhafter Weise im Zuge der Ansteuerung bzw. Regelung der Fall abgebildet, dass sich weitere Massen bzw. Massenelemente in Form der Inkubationsgefäße in den Einheiten E1, E2 befinden können und somit die notwendige Energie zur Aufrechterhaltung einer entsprechenden Zielfrequenz ZF weiter minimiert wird.By selecting a target frequency ZF such that the target frequency ZF is below the resonance frequency RF1 of the units E1, E2 in the unloaded state, the case that further masses or mass elements in the form of the incubation vessels can be located in the units E1, E2 is advantageously represented during the control or regulation and thus the necessary energy to maintain a corresponding target frequency ZF is further minimized.

In der Figur 2 ist das Steuergerät SE dargestellt, welches auf Basis der Sensorsignale SIG1, SIG2 Ansteuersignale AS1, AS2 bestimmt, um die Magnetantriebseinheiten MA1, MA2 anzusteuern. Die Figur 9B zeigt hierbei eine bevorzugte Ausführungsform der Steuereinheit SE, welche Teil-Steuereinheiten SE1, SE2 sowie SZ aufweist.In the Figure 2 The control unit SE is shown, which determines control signals AS1, AS2 based on the sensor signals SIG1, SIG2 in order to control the magnetic drive units MA1, MA2. The Figure 9B shows a preferred embodiment of the control unit SE, which has sub-control units SE1, SE2 and SZ.

Das Sensorsignal SIG1 wird an einer Schnittstelle IFA entgegengenommen. Ferner weist das Steuergerät SE eine Schnittstelle IFB zum Entgegennehmen des Sensorsignals SIG2 auf. Mittels einer Untereinheit SE1 wird das Sensorsignal SIG1 aufbereitet und verarbeitet. Anschließend werden die ermittelten Größen bzw. Signale werden an die zentrale Teil-Steuereinheit SZ bereitgestellt.The sensor signal SIG1 is received at an interface IFA. The control unit SE also has an interface IFB for receiving the sensor signal SIG2. The sensor signal SIG1 is prepared and processed using a sub-unit SE1. The determined quantities or signals are then provided to the central sub-control unit SZ.

Gleiches findet in der Teil-Steuereinheit SE2 auf Basis des Signals SIG2 statt. Die zentrale Teil-Steuereinheit SZ ermittelt dann die Ansteuersignale AS1, AS2 und stellt diese an entsprechenden Schnittstellen IF1 bzw. IF2 bereit.The same thing happens in the sub-control unit SE2 based on the signal SIG2. The central sub-control unit SZ then determines the control signals AS1, AS2 and makes them available at the corresponding interfaces IF1 and IF2.

Die Ansteuersignale AS1, AS2 sind pulsweitenmodulierte Signale, wie als Signal PWMS in der Figur 8c dargestellt. Die Ansteuersignale AS1, AS2 sind bezüglich ihres Duty-Cycles synchronisiert und werden lediglich in ihrer Pulsweite moduliert.The control signals AS1, AS2 are pulse width modulated signals, as signal PWMS in the Figure 8c The control signals AS1, AS2 are synchronized with respect to their duty cycle and are only modulated in their pulse width.

Die Figur 9A zeigt hierzu Details einer Teil-Steuereinheit SE1. Die Einheit E1 ist über die Federeinheit FE1 an einer Grundplatte GP wie zuvor beschrieben mechanisch gekoppelt. Der Magnet M1 wird bezüglich seiner Position mittels des Sensors S1 überwacht bzw. detektiert. Der Sensor S1 gibt das Sensorsignal SIG1 als ein Spannungssignal aus. An der Schnittstelle IFA nimmt die Teil-Steuereinheit SE1 das Sensorsignal SIG1 entgegen. Die Teil-Steuereinheit SE1 leitet aus dem Sensorsignal SIG1 ein Amplitudenmesssignal ASIG1 ab und ferner vorzugsweise ein Frequenzmesssignal FSIG1. Besonders bevorzugt ermittelt die Teil-Steuereinheit SE1 auf Basis des Sensorsignals SIG1 ferner ein Kalibrationssignal KSIG1 für ein Bereitstellen eines Signals indizierend eine Nullposition im Zuge einer Teaching-Prozedur vor finaler Inbetriebnahme der Vorrichtung. Das Sensorsignal SIG1 wird durch einen Vorverstärker VV1 verstärkt. Es folgt dann vorzugsweise ein Hochpass HP gefolgt von einem Tiefpass TP1, so dass ein Bandpass ausgebildet wird. Das sich ergebende Signal wird dann durch einen weiteren Vorverstärker VV2 verstärkt, so dass sich das Amplitudenmesssignal ASIG1 ergibt. Aus dem Amplitudenmesssignal kann dann ferner mittels eines Komparators KO vorzugsweise das Frequenzmesssignal FSIG1 ermittelt werden. Das durch den Vorverstärker VV1 verstärkte Sensorsignal SIG1 kann ferner vorzugsweise mittels eines Tiefpassfilters TP2 gefiltert werden, um das Kalibrationssignal KSIG1 zu ermitteln. Die ermittelten Signale ASIG1, FSIG1, KSIG1 können dann an die zentrale Teil-Steuereinheit SZ SZ bereitgestellt werden. Vorzugsweise werden wenigstens die ermittelten Signale ASIG1, Amplitudensignal, und FSIG1, Frequenzsignal, an die zentrale Steuereinheit SZ bereitgestellt.The Figure 9A shows details of a partial control unit SE1. The unit E1 is mechanically coupled to a base plate GP via the spring unit FE1 as described above. The position of the magnet M1 is monitored or detected by the sensor S1. The sensor S1 outputs the sensor signal SIG1 as a voltage signal. The partial control unit SE1 receives the sensor signal SIG1 at the interface IFA. The partial control unit SE1 derives an amplitude measurement signal ASIG1 from the sensor signal SIG1 and also preferably a frequency measurement signal FSIG1. Particularly preferably, the sub-control unit SE1, on the basis of the sensor signal SIG1, also generates a calibration signal KSIG1 for providing a signal indicating a zero position during a teaching procedure before the device is finally put into operation. The sensor signal SIG1 is amplified by a preamplifier VV1. This is then preferably followed by a high-pass filter HP followed by a low-pass filter TP1, so that a band-pass filter is formed. The resulting signal is then amplified by a further preamplifier VV2, so that the amplitude measurement signal ASIG1 is produced. The frequency measurement signal FSIG1 can then preferably be determined from the amplitude measurement signal by means of a comparator KO. The sensor signal SIG1 amplified by the preamplifier VV1 can also preferably be filtered by means of a low-pass filter TP2 in order to determine the calibration signal KSIG1. The determined signals ASIG1, FSIG1, KSIG1 can then be provided to the central sub-control unit SZ SZ. Preferably, at least the determined signals ASIG1, amplitude signal, and FSIG1, frequency signal, are provided to the central control unit SZ.

Die Teil-Steuereinheit SE2 aus der Figur 9B ermittelt auf Basis des zweiten Sensorsignals SIG2 entsprechende Signale in Form eines Amplitudenmesssignals, eines Frequenzmesssignals sowie vorzugsweise eines Kalibrationssignals und stellt auch diese an die zentrale Teil-Steuereinheit SZ bereit. Weitere Details sind der Figur 10 zu entnehmen, welche eine Ausführungsform der Teil-Steuereinheit SZ illustriert.The partial control unit SE2 from the Figure 9B determines, on the basis of the second sensor signal SIG2, corresponding signals in the form of an amplitude measurement signal, a frequency measurement signal and preferably a calibration signal and also provides these to the central sub-control unit SZ. Further details are in the Figure 10 which illustrates an embodiment of the partial control unit SZ.

Ziel der Ermittlung der Ansteuersignale AS1, AS2 ist es, dass die sich ergebenden Ortspositionen bzw. Schwingungsamplituden der beiden bewegten Einheiten so verhalten, wie durch entsprechende Signale SIG1, SIG2 in der Figur 8D dargestellt. Auf der x-Achse ist die Zeit dargestellt, wobei vorzugsweise der Zeitpunkt t2 einem Wert von t1=(3/16,67) Sekunden entspricht, da die anzusteuernde Schwingfrequenz vorzugsweise 16,67 Hz beträgt. Auf der y-Achse ist die Sensorspannung USIG in Volt aufgetragen. Die sich ergebenden jeweiligen Schwingfrequenzen der jeweiligen Einheiten weisen dann ein Phasenversatz von 180 Grad zueinander auf. Hierfür ermittelt die Steuereinheit anhand der Teil-Steuereinheit SE1 also auf Basis des Sensorsignals SIG1 ein Amplitudenmesssignal bzw. eine Amplitude ASIG1 sowie eine Schwingfrequenz bzw. ein Frequenzmesssignal FSIG1. Ferner ermittelt die Teil-Steuereinheit SE2 auf Basis des Sensorsignals SIG2 ein Amplitudenmesssignal bzw. eine Amplitude ASIG2 sowie eine Schwingfrequenz bzw. ein Frequenzmesssignal FSIG2 sowie vorzugsweise ein Kalibrationssignal KSIG2. Die Steuereinheit ermittelt dann insbesondere mittels der Teil-Steuereinheit SZ die Ansteuersignale AS1, AS2 in der Art, dass beide Einheiten auf eine gemeinsame Schwingamplitude und eine gemeinsame, gleiche Ziel-Schwingfrequenz geregelt werden.The aim of determining the control signals AS1, AS2 is that the resulting position or oscillation amplitudes of the two moving units behave as determined by the corresponding signals SIG1, SIG2 in the Figure 8D shown. The time is shown on the x-axis, with the time t2 preferably corresponding to a value of t1=(3/16.67) seconds, since the oscillation frequency to be controlled is preferably 16.67 Hz. The sensor voltage USIG in volts is plotted on the y-axis. The resulting respective oscillation frequencies of the respective units then have a phase offset of 180 degrees from one another. To do this, the control unit uses the sub-control unit SE1 to determine an amplitude measurement signal or an amplitude ASIG1 as well as an oscillation frequency or a frequency measurement signal FSIG1 on the basis of the sensor signal SIG1. Furthermore, the sub-control unit SE2 determines an amplitude measurement signal or an amplitude ASIG2 as well as an oscillation frequency or a frequency measurement signal FSIG2 and preferably a calibration signal KSIG2 on the basis of the sensor signal SIG2. The control unit then determines the control signals AS1, AS2, in particular by means of the sub-control unit SZ, in such a way that both units are controlled to a common oscillation amplitude and a common, identical target oscillation frequency.

Die Schwingfrequenzen haben daneben insbesondere einen Phasenversatz von 180 Grad zueinander. Die durch die Steuereinheit SE durchgeführte Ansteuerung ist eine Regelung, insbesondere eine PI-Regelung bezogen auf eine gemeinsame, gleiche Ziel-Schwingfrequenz.In addition, the oscillation frequencies have a phase offset of 180 degrees from one another. The control carried out by the control unit SE is a control, in particular a PI control based on a common, identical target oscillation frequency.

Das Amplitudenmesssignal ASIG1 wird nach einer Analogdigitalwandlung durch einen AD-Wandler dann mittels eines Spitzenwertgleichrichters SGR gleichgerichtet. Durch eine Umrechnungseinheit UE1 erfolgt dann eine Umrechnung des digitalen Signals in Millimeter. Eine Differenzbildungseinheit DE1 nimmt von einer Sollwerteinheit SW1 einen Sollwert von vorzugsweise 1 mm entgegen und bestimmt dann als Differenz die Regelabweichung RA1, welche einer Regeleinheit RE1 zugeführt wird. Die Regeleinheit RE1 führt eine PI-Regelung durch, welche vorzugsweise als Werte einen KP-Wert von 0,03 und als KI-Wert einen Wert von 0,6 verwendet. Eine entsprechende Bestimmung einer Regelabweichung RA2 auf Basis des Sensorsignals ASIG2 erfolgt mittels eines AD-Wandlers AD, eines Spitzenwertgleichrichters SGR und einer Umrechnungseinheit KE2, wobei auch hier der Sollwert 1 mm beträgt, welchen die Sollwerteinheit SW2 vorgibt, so dass die Differenzeinheit RA2 die Regelabweichung RA2 bestimmt. Es erfolgt dann mit gleichen KP- und KI-Werten der Einheit RE1 eine PI-Regelung in der Regeleinheit RE2.The amplitude measurement signal ASIG1 is then rectified by a peak value rectifier SGR after an analog-digital conversion by an AD converter. The digital signal is then converted into millimeters by a conversion unit UE1. A difference formation unit DE1 receives a setpoint value of preferably 1 mm from a setpoint unit SW1 and then determines the control deviation RA1 as the difference, which is fed to a control unit RE1. The control unit RE1 carries out a PI control, which preferably uses a KP value of 0.03 as the value and a value of 0.6 as the KI value. A corresponding determination of a control deviation RA2 on the basis of the sensor signal ASIG2 is carried out by means of an AD converter AD, a peak value rectifier SGR and a conversion unit KE2, whereby here too the setpoint value is 1 mm, which is specified by the setpoint unit SW2, so that the difference unit RA2 determines the control deviation RA2. A PI control is then carried out in the control unit RE2 with the same KP and KI values of the unit RE1.

Das Frequenzmesssignal FSIG1 wird über einen digitalen Input DI1 an einer Mittelwerteinheit MWE bereitgestellt. Entsprechendes passiert bzw. wird vorgenommen durch Zuführung des Frequenzmesssignals FSIG2 über einen digitalen Input DI2 und Bereitstellung an die Mittelwerteinheit MWE. Eine Sollwerteinheit SWF stellt einen Sollwert von vorzugsweise 16,67 Hz bereit, so dass dann eine Differenzeinheit DEF eine Differenz zwischen dem Frequenzmittelwert FMW und der Sollgröße als eine Regelabweichung RAF bestimmt. Eine Regeleinheit REF bestimmt auf Basis des Eingangssignals bzw. der Regelabweichung RAF mittels einer PI-Regelung und Parameterwerten von KP=0,009 und KI=0,09 eine PI-Regelung in der Weise, dass jeweilige interne Steuersignale IS11 bzw. IS22 an die jeweiligen Modulatoren PM1 bzw. PM2 bereitgestellt werden.The frequency measurement signal FSIG1 is provided to an average value unit MWE via a digital input DI1. The same happens or is carried out by supplying the frequency measurement signal FSIG2 via a digital input DI2 and providing it to the average value unit MWE. A setpoint unit SWF provides a setpoint of preferably 16.67 Hz, so that a difference unit DEF then determines a difference between the frequency average FMW and the setpoint as a control deviation RAF. A control unit REF determines a PI control on the basis of the input signal or the control deviation RAF using a PI control and parameter values of KP=0.009 and KI=0.09 in such a way that respective internal control signals IS11 or IS22 are provided to the respective modulators PM1 or PM2.

Ein Synchrontaktgeber TG steuert entsprechende Pulsweitenmodulatoren PM1 bzw. PM2 an. Der Pulsweitenmodulator PM1 wird hinsichtlich seiner Pulsbreite durch ein Signal IS1 der Amplitudenregelungseinheit RE1 und ein Signal IS11 der Frequenzregelungseinheit REF angesteuert und erzeugt dann das Ansteuersignal AS1. Der Pulsweitenmodulator PM2 wird hinsichtlich seiner Pulsbreite durch ein Signal IS2 der Amplitudenregelungseinheit RE2 und ein Signal IS22 der Frequenzregelungseinheit REF angesteuert und erzeugt dann das Ansteuersignal AS2.A synchronous clock generator TG controls corresponding pulse width modulators PM1 and PM2. The pulse width modulator PM1 is controlled with regard to its pulse width by a signal IS1 of the amplitude control unit RE1 and a signal IS11 of the frequency control unit REF and then generates the control signal AS1. The pulse width modulator PM2 is controlled with regard to its pulse width by a signal IS2 of the amplitude control unit RE2 and a signal IS22 of the frequency control unit REF and then generates the control signal AS2.

Wie bereits zuvor ausgeführt, ist in einer Detailansicht der Figur 7A eine orthogonale Schnittansicht dargestellt, bei welcher ein Querschnitt durch die Aufnahmen A sichtbar wird sowie ein in eine Aufnahme A eingebrachtes Inkubationsgefäß IG. Eine entsprechende Perspektivansicht einer solchen Schnittdarstellung ist in der Figur 7B zu sehen, wobei auch hier das Inkubationsgefäß IG in einer Aufnahme A eingebracht wurde.As already mentioned, in a detailed view of the Figure 7A an orthogonal sectional view is shown, in which a cross section through the receptacles A is visible as well as an incubation vessel IG introduced into a receptacle A. A corresponding perspective view of such a sectional view is shown in the Figure 7B can be seen, whereby the incubation vessel IG was also introduced in a shot A.

Das Inkubationsgefäß IG läuft vorzugsweise in einem unteren Bereich UB verjüngend zusammen und weist in seinem oberen Bereich einen umlaufenden Rand R auf, welcher über die Seitenwände SWE des Gefäßes übersteht.The incubation vessel IG preferably tapers in a lower region UB and has a circumferential edge R in its upper region, which projects beyond the side walls SWE of the vessel.

Das Inkubationsgefäß IG kommt bei Einbringung in eine Aufnahme A mit seinem Rand R auf einer Oberseite OSE der Einheit E1 zum Aufliegen. Hierdurch wird das Inkubationsgefäß IG in der Aufnahme A zumindest teilweise gehalten. Ferner wird das Inkubationsgefäß IG vorzugsweise dadurch gehalten, dass es zumindest teilweise zu einem Formschluss zwischen der Aufnahme A und dem Inkubationsgefäß IG kommt.When introduced into a receptacle A, the incubation vessel IG comes to rest with its edge R on an upper side OSE of the unit E1. As a result, the incubation vessel IG is at least partially held in the receptacle A. Furthermore, the incubation vessel IG is preferably held by at least partially creating a positive connection between the receptacle A and the incubation vessel IG.

Die Figur 6A zeigt ein Inkubationsgefäß IG mit seinem Rand R sowie den Seitenwänden SWE, wobei das Inkubationsgefäß IG von einer Greifeinheit G gehalten wird. Eine solche Darstellung ist in einer Schrägansicht auch noch in der Figur 6B dargestellt.The Figure 6A shows an incubation vessel IG with its edge R and the side walls SWE, whereby the incubation vessel IG is held by a gripping unit G. Such a representation is also shown in an oblique view in the Figure 6B shown.

Ein erster Teil T1 eines Klemmmechanismus der Greifeinheit G fasst auf zwei Seiten unterhalb des Randes R bzw. auf der Unterseite UR des Randes das Inkubationsgefäß IG. Ferner greift eine zweite Teileinheit T2 eines Klemmmechanismus der Greifeinheit G das Inkubationsgefäß dadurch, dass diese zweite Teileinheit T2 von oben her durch eine Federeinheit GF auf die Oberseite OR des Randes des Inkubationsgefäßes IG gedrückt wird. Es kommen somit die Teileinheiten T1 und T2 der Greifeinheit in ein Zusammenspiel zum Erzeugen einer Reibkraft zum Halten des Inkubationsgefäßes. Hierdurch kann die Greifeinheit G das Inkubationsgefäß IG greifen.A first part T1 of a clamping mechanism of the gripping unit G grips the incubation vessel IG on two sides below the edge R or on the underside UR of the edge. Furthermore, a second sub-unit T2 of a clamping mechanism of the gripping unit G grips the incubation vessel by pressing this second sub-unit T2 from above onto the top OR of the edge of the incubation vessel IG by a spring unit GF. The sub-units T1 and T2 of the gripping unit thus interact to generate a frictional force for holding the incubation vessel. This allows the gripping unit G to grip the incubation vessel IG.

In der Figur 4 ist eine Prinzipskizze einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laborautomaten LA dargestellt. Der Laborautomat LA weist eine Greifeinheit G zum Greifen von Inkubationsgefäßen IG auf. Der Laborautomat LA weist ferner ein Magazin MAG mit mehreren Inkubationsgefäßen IG auf. Mittels der Greifeinheit G können Inkubationsgefäße IG von dem Magazin MAG hin zu einer Pipettiereinheit PE transportiert werden. In einer vorzugsweise vorgesehenen Pipettierbasis PB der Pipettiereinheit PE ist dann eine Aufnahme A für eine Aufnahme eines Inkubationsgefäßes IG vorgesehen. Die Pipettiereinheit PE kann also insbesondere in einer Aufnahme A ein Inkubationsgefäß IG aufnehmen.In the Figure 4 a schematic diagram of a preferred embodiment of a laboratory machine LA according to the invention is shown. The laboratory machine LA has a gripping unit G for gripping incubation vessels IG. The laboratory machine LA also has a magazine MAG with several incubation vessels IG. By means of the gripping unit G, incubation vessels IG can be transported from the magazine MAG to a pipetting unit PE. In a preferably provided pipetting base PB of the pipetting unit PE, a receptacle A for receiving an incubation vessel is then provided. IG is provided. The pipetting unit PE can therefore accommodate an incubation vessel IG in particular in a receptacle A.

Der Laborautomat LA weist ferner ein Behältnis B1 mit einer Patientenprobenflüssigkeit PPF auf. Der Laborautomat LA weist ferner ein Behältnis B2 mit einer Pufferflüssigkeit PUF auf. Der Laborautomat LA weist ferner ein Behältnis B3 mit einer Bead-Flüssigkeit BF auf. Der Laborautomat weist ferner ein Behältnis B4 mit einer Label-Flüssigkeit AF auf, welche mit einem Chemilumineszenzlabel markierte Antikörper oder mit einem Chemilumineszenzlabel markierte Antigene aufweist.The laboratory machine LA also has a container B1 with a patient sample liquid PPF. The laboratory machine LA also has a container B2 with a buffer liquid PUF. The laboratory machine LA also has a container B3 with a bead liquid BF. The laboratory machine also has a container B4 with a label liquid AF, which has antibodies marked with a chemiluminescence label or antigens marked with a chemiluminescence label.

Der Laborautomat LA weist ferner eine erfindungsgemäße Vorrichtung V auf.The laboratory machine LA further comprises a device V according to the invention.

Die Greifeinheit G ist also ferner ausgebildet, Inkubationsgefäße IG von der Pipettiereinheit PE in jeweilige Aufnahmen der jeweiligen Einheiten E1, E2 der Vorrichtung V zu bringen und auch wieder zu entnehmen, insbesondere um auch Inkubationsgefäße wieder von der Vorrichtung V zu der Pipettiereinheit PE zu transportieren. Hierfür ist die Greifeinheit G vorzugsweise in X-Richtung, Y-Richtung sowie Z-Richtung verschiebbar bzw. bewegbar. Die Greifeinheit G kann Inkubationsgefäße IG automatisiert greifen und auch wieder freigeben bzw. ablegen.The gripping unit G is therefore further designed to bring incubation vessels IG from the pipetting unit PE into respective receptacles of the respective units E1, E2 of the device V and to remove them again, in particular to transport incubation vessels from the device V back to the pipetting unit PE. For this purpose, the gripping unit G is preferably displaceable or movable in the X direction, Y direction and Z direction. The gripping unit G can automatically grip incubation vessels IG and also release or put them down again.

Die Pipettiereinheit PE weist eine oder mehrere Pipettiernadeln PN auf, welche vorzugsweise in X-Richtung, Y-Richtung sowie Z-Richtung bewegbar bzw. verschiebbar sind. Mittels solcher Pipettiernadel PN können verschiedene der Flüssigkeiten PPF, PUF, WF, AF aus den Behältnissen B1, B2, B3, B4 in ein Inkubationsgefäß IG pipettiert werden oder hieraus aspiriert werden.The pipetting unit PE has one or more pipetting needles PN, which are preferably movable or displaceable in the X direction, Y direction and Z direction. Using such pipetting needles PN, various of the liquids PPF, PUF, WF, AF can be pipetted from the containers B1, B2, B3, B4 into an incubation vessel IG or aspirated from it.

Zur Durchführung eines Chemilumineszenz-Assays weist der Laborautomat LA ferner vorzugsweise eine Lesestation LS auf. Somit weist der Laborautomat LA ferner vorzugsweise ein Behältnis B5 mit einer Flüssigkeit bzw.Triggerflüssigkeit E auf, welche wiederum ein Enzym zur Umsetzung in der Chemilumineszenzreaktion aufweist.To carry out a chemiluminescence assay, the laboratory machine LA preferably further comprises a reading station LS. Thus, the laboratory machine LA preferably further comprises a container B5 with a liquid or trigger liquid E, which in turn comprises an enzyme for conversion in the chemiluminescence reaction.

Vorzugsweise wird durch eine Dispensiereinheit DIS das Enzym E in ein Inkubationsgefäß IG eingebracht, welches sich vorzugsweise in einer Aufnahme A einer Basis BA befindet. Entstehende optische Strahlung bzw. ein entstehendes optisches Signal OS kann vorzugsweise mittels einer Leseeinheit LE erfasst werden. Vorzugsweise kann dann nach Erfassen des optischen Signals OS ein entsprechendes digitales Signal DSI durch eine Recheneinheit RC ausgewertet werden und vorzugsweise über eine Datenschnittstelle der Recheneinheit RC über ein Datennetzwerk versendet werden. Die Recheneinheit RC ist ein vorzugsweiser integraler Bestandteil des Laborautomaten LA. Die Lesestation LS weist also die Leseeinheit LE und die Recheneinheit RC auf.Preferably, the enzyme E is introduced into an incubation vessel IG by a dispensing unit DIS, which is preferably located in a receptacle A of a base BA. The optical radiation or optical signal OS that is generated can preferably be detected by means of a reading unit LE. Preferably, after the optical signal OS has been detected, a corresponding digital signal DSI can then be evaluated by a computing unit RC and preferably transmitted via a data interface of the Computing unit RC is sent via a data network. The computing unit RC is preferably an integral part of the laboratory machine LA. The reading station LS therefore has the reading unit LE and the computing unit RC.

Der Laborautomat ist insbesondere ein Laborautomat zur Prozessierung einer Patientenprobe unter Verwendung eines Chemilumineszenz-Assays zum Nachweis eines Ziel-Antigens oder eines Ziel-Antikörpers in der Patientenprobe.The laboratory automation device is in particular a laboratory automation device for processing a patient sample using a chemiluminescence assay to detect a target antigen or a target antibody in the patient sample.

Die Patientenprobe ist insbesondere eine flüssige Patientenprobe. Die Patientenprobenflüssigkeit kann eine homogene flüssige Phase aufweisen. Bevorzugt handelt es sich bei der Patientenprobenflüssigkeit um zur diagnostischen Untersuchung abgenommene und optional aufbereitete menschliche Proben, bevorzugt z.B. Blut, bevorzugt Blutserum, Urin, Liquor, Speichel oder Schweiß.The patient sample is in particular a liquid patient sample. The patient sample liquid can have a homogeneous liquid phase. The patient sample liquid is preferably a human sample taken for diagnostic examination and optionally prepared, preferably e.g. blood, preferably blood serum, urine, cerebrospinal fluid, saliva or sweat.

Für viele automatisierte Systeme werden zum Nachweis eines bestimmten Antigens bzw. Ziel-Antigens oder aber eines bestimmten Antikörpers bzw. Ziel-Antikörpers in einer Patientenprobe zum Erkenntnisgewinn hinsichtlich eines möglichen Gesundheitszustandes eines Patienten sogenannte Chemilumiszenz-Verfahren bzw. Chemilumiszenz-Assays eingesetzt. Hierbei werden insbesondere Beads als Träger für Reagenzien eingesetzt. Beispielsweise können die Beads Träger für immobilisierte Antigene sein, an die in menschlichen Proben nachzuweisende Antikörper bzw. Ziel-Antikörper binden. Die Beads werden üblicherweise in wässrigen Lösungen geliefert und bis zur Verwendung aufbewahrt, der sogenannten Bead-Flüssigkeit. Die Beads sind insbesondere magnetisierbare Partikel, insbesondere metallische, magnetisierbare Partikel. Werden derartige Beads mit einer flüssigen Patientenprobe inkubiert, so kommt es bei Anwesenheit der Ziel-Antikörper zur Bildung eines Antigen-Antikörper-Komplexes, der am Bead immobilisiert ist. Nach einem Waschschritt mit einer Spülflüssigkeit bzw. Pufferflüssigkeit kann dieser Komplex mit geeigneten Reagenzien, insbesondere Konjugat genannt, inkubiert werden. Dies sind insbesondere Label-Flüssigkeiten aufweisend mit einem Chemilumineszenzlabel, besonders bevorzugt in Form von Acridinium, markierter sekundäre Antikörper. Dieser sekundäre Antikörper ist vorzugsweise ein Anti-Human-Antikörper, vorzugsweise Anti-Human IgG Antikörper. Auf diesem Prinzip beruhen die im Handel erhältlichen sogenannten Chemilumineszenz-Laborautomaten, welche bevorzugt auch ein Random-Access-Analyzer sein können. Zur Erzeugung eines optischen Signals wird dann zum Schluss der Abarbeitung des Chemilumiszenz-Verfahrens eine Lösung bzw. Triggerlösung mit einem Enzym hinzugefügt, um eine Chemilumiszenz-Reaktion zwischen dem Enzym und dem Chemilumineszenzlabel herbeizuführen, so dass ein optisches Signal entsteht. Das entstehende optische Signal ist zur Antikörperkonzentration in der Patientenprobe und kann nach einer Erfassung vorzugsweise wird vom Laborautomaten automatisch in eine Konzentration umgerechnet werden. Die Label-Flüssigkeit wird insbesondere auch Konjugat-Flüssigkeit genannt.For many automated systems, so-called chemilumiscence methods or chemilumiscence assays are used to detect a specific antigen or target antigen or a specific antibody or target antibody in a patient sample in order to gain knowledge about a patient's possible state of health. Beads in particular are used as carriers for reagents. For example, the beads can be carriers for immobilized antigens to which antibodies or target antibodies to be detected in human samples bind. The beads are usually supplied in aqueous solutions and stored until use, the so-called bead liquid. The beads are in particular magnetizable particles, in particular metallic, magnetizable particles. If such beads are incubated with a liquid patient sample, the presence of the target antibodies leads to the formation of an antigen-antibody complex that is immobilized on the bead. After a washing step with a rinsing liquid or buffer liquid, this complex can be incubated with suitable reagents, in particular called a conjugate. These are in particular label liquids containing secondary antibodies labelled with a chemiluminescence label, particularly preferably in the form of acridinium. This secondary antibody is preferably an anti-human antibody, preferably anti-human IgG antibody. The commercially available so-called chemiluminescence laboratory machines are based on this principle, which can preferably also be a random access analyzer. To generate an optical signal, a solution or trigger solution with an enzyme is then added at the end of the chemiluminescence process in order to bring about a chemiluminescence reaction between the enzyme and the chemiluminescence label, so that an optical signal is generated. The The resulting optical signal corresponds to the antibody concentration in the patient sample and can be automatically converted into a concentration by the laboratory machine after detection. The label liquid is also called conjugate liquid.

Zum Nachweis eines Antigens statt eines Antikörpers werden antikörperbeschichtete Magnetpartikel, sogenannte Beads, mit der Patientenprobe und einem antigenspezifischen biotinylierten Antikörper inkubiert. Während der Inkubation wird das Antigen sowohl vom Magnetpartikel-gekoppelten als auch vom biotinylierten Antikörper gebunden. In einem weiteren Schritt erfolgt die Zugabe von Konjugat, das den biotinylierten Antikörper bindet. Anschließend wird der Reaktionsansatz mit der Triggerlösung versetzt, die eine Chemilumineszenz-Reaktion induzieren.To detect an antigen instead of an antibody, antibody-coated magnetic particles, so-called beads, are incubated with the patient sample and an antigen-specific biotinylated antibody. During the incubation, the antigen is bound by both the magnetic particle-coupled antibody and the biotinylated antibody. In a further step, conjugate is added that binds the biotinylated antibody. The reaction mixture is then mixed with the trigger solution, which induces a chemiluminescence reaction.

Immundiagnostische Tests bzw. Assays, die nach diesem Prinzip funktionieren, sind für zahlreiche Indikationen im Stand der Technik beschrieben, beispielsweise in der EP 2 199 303 , DE 10 2009033281 , WO 2010/009457 oder EP12183919.5 . Prinzipien eines Chemilumineszenz-Verfahrens sind ebenfalls in der EP 3 160 646 B1 beschrieben.Immunodiagnostic tests or assays that work according to this principle are described in the state of the art for numerous indications, for example in EP 2 199 303 , DE 10 2009033281 , WO 2010/009457 or EP12183919.5 Principles of a chemiluminescence process are also described in the EP 3 160 646 B1 described.

Geeignete Reagenzien sind im Stand der Technik beschrieben, beispielsweise in Ireland, D., und Samuel, D. (1989), "Enhanced Chemiluminscence ELISA for the detection for antibody to hepatitis B virus surface antigen", J. Biolum. Chemilumin., 159-163 und in " Acridinium Esters as Highly Specific Activity Labels in Immunoassays," Clin. Chemistry 19:1474-1478 (1984 ) und in US4842997 A .Suitable reagents are described in the prior art, for example in Ireland, D., and Samuel, D. (1989), "Enhanced Chemiluminescence ELISA for the detection for antibody to hepatitis B virus surface antigen", J. Biolum. Chemilumin., 159-163 and in " Acridinium Esters as Highly Specific Activity Labels in Immunoassays," Clin. Chemistry 19:1474-1478 (1984 ) and in US4842997 A .

Ein besonderes Problem stellen inhomogene Bead-Flüssigkeiten dar, beispielsweise Suspensionen von Beads in wäßriger Lösung, deren Dichte höher ist als die von Wasser, so dass die Beads zu Boden sinken können. Im Zuge der Inkubation kann es in einem Inkubationsgefäß zu einer Sedimentierung der Beads kommen. Alternativ kann es dazu kommen, dass sich derartige Beads in flüssiger Phase leicht an Oberflächen ansammeln. Daher werden die Inkubationsgefäße während der Inkubation regelmäßig bewegt bzw. in Schwingung gebracht.Inhomogeneous bead liquids pose a particular problem, for example suspensions of beads in an aqueous solution whose density is higher than that of water, so that the beads can sink to the bottom. During incubation, the beads can sediment in an incubation vessel. Alternatively, such beads can easily accumulate on surfaces in the liquid phase. The incubation vessels are therefore regularly moved or vibrated during incubation.

Die Bead-Flüssigkeit kann aber auch eine inhomogene Phase aufweisen und entweder zwei nicht oder nur begrenzt mischbare Flüssigkeiten oder einen festen Stoff in einer Flüssigkeit umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Flüssigkeit um Beads in wässriger Lösung. Solche Beads können mit daran immobilisierten biologischen Reagenzien versehen sein, z. B. als Antigen fungierenden Polypeptiden. Im Handel sind verschiedene Beads für zahlreiche Anwendungen erhältlich, überwiegend auf Kohlenhydrat (z. B. Agarose)-oder Kunststoffbasis. Sie enthalten aktive oder aktivierbare chemische Gruppen wie Carboxylgruppe, die für die Immobilisierung von Reagenzien genutzt werden können, z. B. von Antikörpern oder Antigenen. Bevorzugt handelt es sich um Beads mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,2 mm bis 5 mm, 0,5 mm bis 1 mm, 0,75 mm bis 100 mm oder 1 mm bis 10 mm. Die Beads können mit einem Antigen beschichtet sein, das an einen diagnostisch relevanten Antikörper bindet, oder mit Affinitätsliganden, beispielsweise Biotin oder Glutathion. Bevorzugt umfasst die Flüssigkeit die Beads in Form einer wässrigen Suspension mit einem Beadgehalt von 10 bis 90 %, bevorzugter 20 bis 80, bevorzugter 30 bis 70, noch bevorzugter 40 bis 60 % (w/w).The bead liquid can also have an inhomogeneous phase and either comprise two immiscible or only partially miscible liquids or a solid substance in a liquid. In a preferred embodiment, the liquid is beads in aqueous solution. Such beads can be provided with biological reagents immobilized on them, e.g. polypeptides that function as antigens. Various beads are available for numerous applications, predominantly based on carbohydrates (e.g. agarose) or plastics. They contain active or activatable chemical groups such as carboxyl groups, which can be used for the immobilization of reagents, e.g. antibodies or antigens. Preferably, the beads have an average diameter of 0.2 mm to 5 mm, 0.5 mm to 1 mm, 0.75 mm to 100 mm or 1 mm to 10 mm. The beads can be coated with an antigen that binds to a diagnostically relevant antibody, or with affinity ligands, for example biotin or glutathione. Preferably, the liquid comprises the beads in the form of an aqueous suspension with a bead content of 10 to 90%, more preferably 20 to 80, more preferably 30 to 70, even more preferably 40 to 60% (w/w).

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um paramagnetische Beads, die mit Hilfe eines Magneten leicht an einer Oberfläche konzentriert werden können. Zu diesem Zweck enthalten handelsübliche paramagnetische Beads meistens ein paramagnetisches Mineral, beispielsweise Eisenoxid.In a particularly preferred embodiment, these are paramagnetic beads that can easily be concentrated on a surface using a magnet. For this purpose, commercially available paramagnetic beads usually contain a paramagnetic mineral, for example iron oxide.

Die Pufferflüssigkeit kann auch als Spülflüssigkeit bezeichnet werden. Derartige Pufferflüssigkeiten bzw. Spülflüssigkeiten sind dem Fachmann bekannt, insbesondere aus der EP 3 160 646 B1 .The buffer liquid can also be referred to as rinsing liquid. Such buffer liquids or rinsing liquids are known to the person skilled in the art, in particular from EP 3 160 646 B1 .

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung von Ausführungsbeispielen in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und - soweit sich nicht aus der Beschreibung etwas anderes ergibt - beliebig miteinander kombiniert werden. Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung insbesondere in Form eines Laborautomaten beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung bzw. eines Laborautomaten dar.The features disclosed in the above description, the claims and the drawings can be important both individually and in any combination for the realization of embodiments in their various configurations and - unless the description indicates otherwise - can be combined with one another in any way. Although some aspects have been described in connection with a device, in particular in the form of a laboratory machine, it is understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device can also be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Analogously, aspects that have been described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device or laboratory machine.

Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein, insbesondere eine Steuereinheit und/oder eine Leseeinheit und/oder eine Lesestation. Eine programmierbare Hardwarekomponente kann insbesondere durch einen Microcontroller, einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikro-prozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) oder nur einem FPGA ohne Microcontroller gebildet sein.Depending on specific implementation requirements, embodiments of the invention can be implemented in hardware or in software, in particular a control unit and/or a reading unit and/or a reading station. A programmable hardware component can in particular be a microcontroller, a processor, a computer processor (CPU = Central Processing Unit), a graphics processor (GPU = Graphics Processing Unit), a computer, a computer system, an application-specific integrated circuit (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), an integrated circuit (IC = Integrated Circuit), a system on chip (SOC = System), a programmable logic element or a field-programmable gate array with a microprocessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) or only an FPGA without a microcontroller.

Claims (13)

Vorrichtung zur Inkubation von mehreren Patientenproben unter Verwendung mehrerer Inkubationsgefäße, aufweisend - eine erste Einheit (E1) mit jeweiligen Aufnahmen (A) für jeweilige Inkubationsgefäße (IG), - sowie eine zweite Einheit (E2) mit jeweiligen Aufnahmen (A) für jeweilige Inkubationsgefäße (IG), wobei beide der jeweiligen Einheiten (E1, E2) entlang einer gemeinsamen Linearführungsachse (LFA) jeweils in ihrer jeweiligen Ortsposition bewegbar gelagert sind, ferner aufweisend - jeweilige Sensoren (S1, S2) zur Bereitstellung jeweiliger Sensorsignale (SIG1, SIG2), welche jeweils eine der jeweiliger Ortspositionen indizieren, - ferner jeweilige Magnetantriebseinheiten (MA1, MA2) für jeweilige Änderungen der jeweiligen Ortspositionen, - sowie ferner eine Steuereinheit (SE), welche ausgebildet ist, auf Basis der jeweiligen Sensorsignale (SIG1, SIG2) die jeweiligen Magnetantriebseinheiten (MA1, MA2) zur Herbeiführung der jeweiligen Änderungen der jeweiligen Ortspositionen anzusteuern. Device for incubating multiple patient samples using multiple incubation vessels, having - a first unit (E1) with respective receptacles (A) for respective incubation vessels (IG), - and a second unit (E2) with respective holders (A) for respective incubation vessels (IG), wherein both of the respective units (E1, E2) are movably mounted along a common linear guide axis (LFA) in their respective location positions, further comprising - respective sensors (S1, S2) for providing respective sensor signals (SIG1, SIG2), each of which indicates one of the respective location positions, - furthermore respective magnetic drive units (MA1, MA2) for respective changes of the respective location positions, - and also a control unit (SE) which is designed to control the respective magnetic drive units (MA1, MA2) on the basis of the respective sensor signals (SIG1, SIG2) in order to bring about the respective changes in the respective location positions. Vorrichtung nach Anspruch 1,
wobei die beiden Einheiten (E1, E2) jeweils in der Weise entlang der gemeinsamen Linearführungsachse (LFA) gelagert und geführt sind, dass sie nur einen gemeinsamen translatorischen Freiheitsgrad besitzen.
Device according to claim 1,
wherein the two units (E1, E2) are each mounted and guided along the common linear guide axis (LFA) in such a way that they have only one common translational degree of freedom.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
wobei eine jeweilige Einheit (E1, E2) über eine jeweilige Federeinheit (FE1, FE2) mit einer gemeinsamen Grundplatte (GP) mechanisch gekoppelt ist.
Device according to claim 1,
wherein a respective unit (E1, E2) is mechanically coupled to a common base plate (GP) via a respective spring unit (FE1, FE2).
Vorrichtung nach Anspruch 3,
wobei eine jeweilige Einheit (E1, E2) so über eine jeweilige Federeinheit (FE1, FE2) mit der gemeinsamen Grundplatte (GP) mechanisch gekoppelt ist, dass die jeweilige Einheit (E1, E2) gemeinsam mit der jeweiligen Federeinheit (FE1, FE2) ein jeweiliges Feder-Masse-Schwingsystem ausbildet.
Device according to claim 3,
wherein a respective unit (E1, E2) is mechanically coupled to the common base plate (GP) via a respective spring unit (FE1, FE2) such that the respective Unit (E1, E2) together with the respective spring unit (FE1, FE2) forms a respective spring-mass oscillation system.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
wobei die Steuereinheit (SE) ausgebildet ist, die Magnetantriebseinheiten (MA1, MA2) so anzusteuern, dass die Einheiten (E1, E2) jeweils in Schwingung mit einer jeweils im Wesentlichen gleichen Schwingamplitude in Richtung der Linearführungsachse (LFA) gehalten werden.
Device according to claim 1,
wherein the control unit (SE) is designed to control the magnetic drive units (MA1, MA2) such that the units (E1, E2) are each kept in vibration with a substantially equal vibration amplitude in the direction of the linear guide axis (LFA).
Vorrichtung nach Anspruch 1,
wobei die Steuereinheit (SE) ausgebildet ist, die Magnetantriebseinheiten (MA1, MA2) mittels einer Regelung auf Basis der Sensorsignale (SIG1, SIG2) so anzusteuern, dass die sich ergebenden jeweiligen Schwingfrequenzen der jeweiligen Einheiten im Wesentlichen gleich sind und dass die jeweiligen Schwingfrequenzen einen Phasenversatz von im Wesentlichen 180 Grad zueinander aufweisen.
Device according to claim 1,
wherein the control unit (SE) is designed to control the magnetic drive units (MA1, MA2) by means of a control based on the sensor signals (SIG1, SIG2) such that the resulting respective oscillation frequencies of the respective units are substantially equal and that the respective oscillation frequencies have a phase offset of substantially 180 degrees from one another.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (SE) ausgebildet ist, für eine jeweilige Einheit (E1, E2) auf Basis eines jeweiligen Sensorsignals (SIG1, SIG2) eine jeweilige aktuelle Amplitude und eine jeweilige Schwingfrequenz zu ermitteln, und wobei die Steuereinheit (SE) ausgebildet ist, beide Einheiten (E1, E2) auf eine gemeinsame Schwingamplitude und eine gemeinsame, gleiche Ziel-Schwingfrequenz zu regeln. Device according to claim 1, wherein the control unit (SE) is designed to determine a respective current amplitude and a respective oscillation frequency for a respective unit (E1, E2) on the basis of a respective sensor signal (SIG1, SIG2), and wherein the control unit (SE) is designed to regulate both units (E1, E2) to a common oscillation amplitude and a common, identical target oscillation frequency. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei beide Einheiten (E1, E2) mit den jeweiligen Federeinheiten (FE1, FE2) jeweils ein Feder-Masse-Schwingsystem mit einer jeweils gleichen Resonanzfrequenz (RF1) im unbeladenen Zustand aufweisen und wobei die Ziel-Schwingfrequenz unterhalb dieser Resonanzfrequenz (RF1) liegt. Device according to claim 3 or 4, wherein both units (E1, E2) with the respective spring units (FE1, FE2) each have a spring-mass oscillation system with the same resonance frequency (RF1) in the unloaded state and the target oscillation frequency is below this resonance frequency (RF1). Vorrichtung nach Anspruch 1,
wobei die Steuereinheit (SE) ausgebildet ist, eine PI-Regelung bezogen auf eine gemeinsame, gleiche Ziel-Schwingfrequenz vorzunehmen.
Device according to claim 1,
wherein the control unit (SE) is designed to carry out a PI control with respect to a common, identical target oscillation frequency.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
wobei beide Einheiten (E1, E2) eine jeweilige Heizeinheit (H1, H2) aufweisen.
Device according to claim 1,
wherein both units (E1, E2) have a respective heating unit (H1, H2).
Laborautomat (LA) mit einer Vorrichtung (V) nach Anspruch 1,
ferner aufweisend - ein Magazin (MAG) mit einer Mehrzahl von Inkubationsgefäßen (IG), - ein Behältnis (B1) mit einer Patientenprobenflüssigkeit (PPF), ein Behältnis (B2) mit einer Pufferflüssigkeit (PUF), ein Behältnis (B3) mit einer Bead-Flüssigkeit (BF) aufweisend mit Antigenen oder mit Antikörpern beschichteten Beads sowie ein Behältnis (B4) mit einer Label-Flüssigkeit (AF) aufweisend mit einem Chemilumineszenzlabel markierte Antikörper oder Antigene, - eine Pipettiereinheit (PE), welche ausgebildet ist, um wenigstens einen Teil der Patientenprobenflüssigkeit, wenigstens einen Teil der Pufferflüssigkeit, wenigstens einen Teil der Bead-Flüssigkeit und wenigstens einen Teil der Label-Flüssigkeit in die Inkubationsgefäße zu dispensieren und aus den Inkubationsgefäßen zu aspirieren, - sowie ferner eine Greifeinheit (G), welche ausgebildet ist, Inkubationsgefäße • aus dem Magazin (MAG) zur Pipettiereinheit (PE) zu transportieren • sowie von der Pipettiereinheit (PE) in jeweilige der Aufnahmen (A) zu transportieren, aus den jeweiligen Aufnahmen (A) zu entnehmen und wieder hin zu der Pipettiereinheit (PE) zu transportieren.
Laboratory machine (LA) with a device (V) according to claim 1,
further comprising - a magazine (MAG) with a plurality of incubation vessels (IG), - a container (B1) with a patient sample fluid (PPF), a container (B2) with a buffer fluid (PUF), a container (B3) with a bead fluid (BF) containing antigens or beads coated with antibodies and a container (B4) with a label fluid (AF) containing antibodies or antigens labelled with a chemiluminescence label, - a pipetting unit (PE) which is designed to dispense at least a portion of the patient sample liquid, at least a portion of the buffer liquid, at least a portion of the bead liquid and at least a portion of the label liquid into the incubation vessels and to aspirate them from the incubation vessels, - and further a gripping unit (G) which is designed to grip incubation vessels • from the magazine (MAG) to the pipetting unit (PE) • as well as to transport them from the pipetting unit (PE) into the respective receptacles (A), to remove them from the respective receptacles (A) and to transport them back to the pipetting unit (PE).
Laborautomat nach Anspruch 11, ferner aufweisend ein Behältnis (B5) mit einer Flüssigkeit aufweisend ein Enzym (E) zur Umsetzung einer Chemilumineszenzreaktion, insbesondere ferner aufweisend eine Dispensiereinheit zum Einbringen der Flüssigkeit aufweisend das Enzym in ein Inkubationsgefäß, sowie ferner aufweisend eine Leseeinheit (LE) zur Erfassung eines optischen Signals (OS) einer Chemilumineszenzreaktion. Laboratory machine according to claim 11, further comprising a container (B5) with a liquid comprising an enzyme (E) for implementing a chemiluminescence reaction, in particular further comprising a dispensing unit for introducing the liquid comprising the enzyme into an incubation vessel, and further comprising a reading unit (LE) for detecting an optical signal (OS) of a chemiluminescence reaction. Laborautomat nach Anspruch 11,
wobei die Magnetantriebe (MA1, MA2) so angeordnet sind, dass in der Bead-Flüssigkeit (BF) enthaltene Beads nicht wesentlich durch Magnetfelder der Magnetantriebe (MA1, MA2) magnetisch beeinflusst werden.
Laboratory machine according to claim 11,
wherein the magnetic drives (MA1, MA2) are arranged such that beads contained in the bead liquid (BF) are not significantly magnetically influenced by magnetic fields of the magnetic drives (MA1, MA2).
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